Слайд 1Принципы работы цифровых терминалов
Цифровой терминал (Sepam 80).
Каждая защита –
это отдельна программа, например:
Токовая Отсечка –
If (Ia>Iто) then
Trip
Память программ (ПЗУ, флешка) – практически не имеет ограничений,
Поэтому число различных защит ограничено только фантазией разработчика.
Имеется дисплей,
Кнопочное управление,
Светодиодная индикация.
Слайд 2Принципы работы цифровых терминалов
Аналоговые сигналы
измерительные трансформаторы тока (1, 5
А)
и напряжения (100 В),
Датчики температуры – термосопротивления
(100 Ом при
0 град. Цельсия, Pt, Ni)
Слайд 3Принципы работы цифровых терминалов
Логические сигналы
управление выключателем,
датчик оборотов вращающихся
машин, магнит и датчик магнитного поля – один импульс на
оборот,
передача логических сигналов напряжением оперативного питания (220 В)
Слайд 4Принципы работы цифровых терминалов
Цифровые сигналы
после АЦП,
от цифровых измерительных
трансформаторов,
цифровая связь (интерфейсы терминала) RS232, RS485, USB, Ethernet
Слайд 5Принципы работы цифровых терминалов
Физические сигналы (10шт)
(от измерительных устройств),
Типы
защит
Максимальные (22)
минимальные (22)
Дифференциальные (2 – трансформатор, статор машины),
Направленные токовые (учет
знака мощности) (4),
токовые с учетом напряжения (1).
расчетные сигналы (12шт)
(на основе физических),
Ia, Ib, Ic, 3Io,
Ua, Ub, Uc, 3Uo
Температура (R)
Обороты машин (логический сигнал)
Id, Ii, Io (Ia, Ib, Ic),
Ud, Ui, Uo (Ua, Ub, Uc)
P, Q, S (U, I)
Частота (U)
Температура (I)
Гармоники (U, I)
Сопротивление (U, I)
подсчет числа защит
Слайд 6Принципы работы цифровых терминалов
КОДЫ СТАНДАРТА ANSI С37.2
Слайд 7Принципы работы цифровых терминалов
КОДЫ СТАНДАРТА ANSI С37.2
Слайд 8V – фазные напряжения
U – линейные напряжения
- Нулевая последовательность
- температура
Входные
сигналы
- Нулевая последовательность
- Нулевая последовательность
Слайд 9Разные сигналы – имеют разный характер:
Напряжение,
Ток,
Сопротивление (измерение температуры)
Разные сигналы
– имеют разную амплитуду:
100В – измерительный трансформатор напряжения,
1А, 5А
--------------------------------------------
Для
подачи на АЦП (Аналого – Цифровой Преобразователь)
- необходимо преобразовать все сигналы к одному напряжению
(порядка 5В )
Это делают - Входные преобразователи
Слайд 10I
V
I0
I’
*
Питание
Выходные контакты
Аналоговые сигналы
Логические
сигналы
1А, 5А
100В
Входные преобразователи
5Вольт
Аналоговые сигналы
Аналоговые сигналы
1А, 5А
Слайд 11- Настройка блока MCS025
-Разрешение
на соединение
Управление
выключателем
Базовый блок
Логические сигналы
АЦП
Цифровые сигналы
Преобразователь
уровней
Цифровые
линии связи
Слайд 12Аналоговые сигналы – от измерительных устройств (ТТ, ТН, …) –
(непрерывные в пределах диапазона)
Логические сигналы – два состояния – «0»
или «1», (разомкнутый / замкнутый контакт), малый уровень (<75В)=«0», большой уровень (>88В) = «1»
(зависит от напряжения питания)
Цифровые сигналы (после АЦП) – дискретизированные по амплитуде (U), по времени (t)
Слайд 13Спектр входного сигнала:
Измеряются -
Первая гармоника – 50Гц
Высшие гармоники
(до 13-ой гармоники – 650Гц)
(используются в алгоритмах релейных защит)
Помехи, шумы:
Высокие частоты, Выше 650Гц
Входной сигнал
ФНЧ – (0-650Гц)
Слайд 14Вторая задача фильтра – избавиться от
Наложения сигнала –
при
частоте кратной частоте дискретизации
Воспринимается как полезный сигнал,
невозможно избавится от
такой помехи цифровой обработкой
Слайд 15Микропроцессорный блок РЗА
Входные сигналы
- аналоговые
Ток, напряжение
температура
Входные
преобразователи
Фильтр нижних
частот
Аналогово-Цифровой
преобразователь
Цифровой сигнал
Слайд 16Мир человека -
Аналоговый мир: воспринимать (глаза, слух), управлять (руки,
голос) – аналоговые (механические) сигналы
Интеллект машин – цифровой: чувства, управление
- цифровое
Слайд 17И между миром человека, аналоговым миром, и миром машин, цифровым
миром
- располагаются преобразователи АЦП и ЦАП.
Слайд 18Любое цифровое устройство имеет одну и ту же структуру:
компьютер
(микроконтроллер),
программа управления,
между устройством и внешним миром - АЦП
и ЦАП
Слайд 19Теоре́ма Коте́льникова
(в англоязычной литературе — теорема Найквиста — Шеннона или
теорема отсчётов)
гласит, что, если аналоговый сигнал x(t) имеет конечный
(ограниченный по ширине) спектр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим отсчётам, взятым с частотой, строго большей удвоенной верхней частоты fc
Fотсчетов, частота дискретизации >2*fc
Или – две измеренные точки за период Тс верхней частоты fc
Слайд 20Требования к АЦП:
t – шаг дискретизации по времени (число измерений
за период промышленной частоты 50Гц: Т=20mS)
Теорема Котельникова (требуется минимум два
измерения за период)
Для измерения амплитуды ГАРМОНИК – два измерения за период
высшей (13-ой) гармоники – тогда за период первой гармоники (50Гц) –
минимум 26 точек (Sepam – 36 точек за период)
Входной аналоговый сигнал
U(t)
Ui(i*t)
Выходной сигнал АЦП
– набор чисел Ui
равные амплитуде
входного сигнала U(t)
в моменты времени i* t
Именно числа Ui обрабатывет
Программа микропроцессорного
Блока защит
Слайд 21Появился МЭК 61850.
шина процесса МЭК 61850-9 -
Теперь оцифрованные
выборки (токи и напряжения) передаются по ней с частотами
80
точек на период (период 50 или 60Гц) для одного измерения
- "медленный" канал (цифровой поток 80SPC)
или 256 точек (256SPC) - "быстрый".
Т.о. "медленный" канал 50Гц имеет частоту выборки 4 кГц.
почему именно 80 точек на период?
- достаточно для решения задач не только защиты, но и учета
с фиксацией качества электроэнергии (высших гармоник).
для чего 256 точек?
- для мониторинга переходных процессов.
Слайд 22Требования к АЦП:
U – шаг дискретизации по амплитуде
(точность измерения амплитуды
– 1%)
- Технические измерения
(не для коммерческого учета ЭЭ)
Входной аналоговый сигнал
U(t)
U
~ 1В
Umax ~ 100В
Ui(i*t)
- Выходной сигнал АЦП
8бит – двоичный код
256 уровней (28 = 256),
Т.е. достаточно 8-битного АЦП
Проводящего измерения каждые
(0,5-1)mS
Для входного тока
Перегрузка 40 крат
Тогда требуется
12-14 бит АЦП
Чтобы получить
1% на всем диапазоне
Слайд 23Цифро-Аналоговый преобразователь
АЛУ
ЦАП
Аналоговый
выходной
сигнал
АЛУ
ЦАП
Аналоговый
выходной
сигнал
АЛУ
ЦАП
Аналоговый
выходной
сигнал
АЛУ
ЦАП
Аналоговый
выходной
сигнал
ЦАП
Аналоговый
выходной
сигнал
ЦАП
Аналоговый
выходной
сигнал
АЛУ
ЦАП
Аналоговый
выходной
сигнал
АЛУ Выдает цифровой сигнал Ui(i*t)
U(t)
– для сигнализации (стрелочный индикатор)
- Для управления (пример: Частотный Преобразователь)
Слайд 24Из – мер – ение
Корень: МЕРА
Мера (устар.) — синоним для
единицы
физической величины, единицы измерения
Слайд 25Весы - один из древнейших приборов, изобретенных человеком.
Первое упоминание
о весах относится ко 2 тысячелетию до нашей эры.
Весы
в виде равноплечего коромысла с подвешенными чашками использовались в Древнем Вавилоне и Египте.
Измерение - история
В XII веке арабский ученый аль-Хазини описал сверхточные (для того времени) весы с чашками, погрешность которых не превышала 0,1%
Слайд 26Измерение – сравнение с эталоном
Аналог –
Что измеряем
Эталон –
С
чем сравниваем
Устройство сравнения
Результат измерения –
Цифровой эквивалент
Аналоговой величины
То есть
– процесс измерения – есть Аналого – Цифровое Преобразование
АЦП
Слайд 27Измерение – сравнение с эталоном
Что измеряем
Эталон
5Кг == 5 эталонных килограмма
содержится в
измеряемом грузе
Устройство сравнения
Слайд 28АЦП
Uвх
Uэталон
Устройство сравнения - компаратор
+
-
U+
U-
Сравнивать - compare
Однобитный АЦП
Слайд 29Uвх
Uэталон
1В
2В
3В
4В
(0В-5В)
Uвх
Вых.код
АЦП прямого
преобразования
R
Слайд 30Суммируя эталоны – можно набрать
Необходимый аналоговый сигнал
Из цифры (6,2)
создать аналоговый сигнал (6,2кг)
Слайд 31ЦАП прямого преобразования
Из эталонов – набрать необходимый выходной сигнал
5Кг
1Кг
0,2Кг
+
+
=
6,2Кг
Iвыходное=(0-15)А
1А
2А
4А
8А
Эталоны
Ключи
Складываем токи эталонов, разрядов с «1» (Вкл. Ключ)
Разряд=0 – Откл.
Разряд=1
– Вкл.
Слайд 32Итак 4000 лет назад появились первые измерительные приборы - рычажные
весы.
Какие идеи подарили миру эти устройства?
процесс измерения и
эталоны,
компаратор - устройство для сравнения двух сигналов,
АЦП прямого преобразования,
ЦАП прямого преобразования,
метод последовательных приближений,
АЦП последовательного приближения,
двоичная система эталонов (гирьки 1, 2, 4, 8 кг),
бинарный поиск,
троичная система эталонов (гирьки 1, 3, 9, 27 кг) и ЦАП с троичной системой эталонов.
Слайд 33Цифровые процессоры:
Микропроцессор, микроконтроллер
- Все элементы (ОЗУ, ПЗУ, АЛУ, АЦП, ЦАП
– в одном корпусе)
Логический контроллер
- Входные, Выходные сигналы – Логические
сигналы (управление оборудованием)
Сигнальный процессор (DSP - Digital Signal Processor)
- Входные, Выходные сигналы – Аналоговые сигналы (обработка аналоговых сигналов: речь, музыка – телефон, плейер)
Слайд 35Задача:
- из цифровых отсчетов АЦП – определить амплитуду
Синусоидального
сигнала Ia
Слайд 36Определение амплитуды и фазы синусоидального сигнала
Задача Микропроцессорного блока релейной защиты:
I>Iуставки =>выдать сигнал на отключение.
Измерить I, U (амплитуду первой
гармоники U1:
U = U0 + U1*sin(1*t + φ) – входной сигнал
(+ гармоники – с частотой i=i*1)
- Основные защиты работают с амплитудами первой гармоники U1
- Тепловые защиты – с учетом всех гармоник
Некоторые защиты учитывают амплитуды второй, третьей, пятой гармоники
Есть защита на основе третьей гармоники
Слайд 37По (maxUi – minUi)/2
Определение амплитуды и фазы синусоидального сигнала
Umax
Umin
2*U
Недостатки:
Используется
2 измеренные точки (из 36 измеренных точек за период)
Низкая точность,
сильное влияние случайных выбросов (шумов)
Слайд 38Действующим значением силы переменного тока называют некоторое значение постоянного тока,
действие которого произведёт такую же работу (тепловой эффект), что и
рассматриваемый переменный ток за время одного периода
Так, для действующего значения тока, можно применить формулу:
Для гармонических колебаний тока
Активное сопротивление
Одинаковое действие ~ и = токов
Слайд 39По амплитуде Действующего значения:
Определение амплитуды и фазы синусоидального сигнала
Uдейств =
U1/ 2 = U1/1,41 = [Интеграл(за период)(U2)
/T]
U = U1*sin(1*t + φ) – входной сигнал
Для цифровых сигналов Интеграл за период – заменяется Суммой за период:
Uдейств = [Сумма за период{ Ui2 } /N ]
(где N – число измеренных за период точек)
U1 = Uдейств * 1,41 - таким образом определяем амплитуду сигнала
Недостатки:
Влияние формы сигнала (наличие гармоник) – на точность измерения
(прямоугольные сигналы – другое соотношение).
Слайд 40По производной входного сигнала
Определение амплитуды и фазы синусоидального сигнала
U =
U1*sin(1*t + φ) – входной сигнал - Ui
U’ = U1*
1 * cos(1*t + φ) – производная
входного сигнала – (U(i+1) – Ui)/t
Если известна частота сигнала 1:
U1 = (U2 + (U’ / 1 )2 )
Недостатки: точность зависит от формы сигнала (наличия гармоник)
Слайд 41sinA*sinB = (1/2)(cos(A-B) – cos(A+B) )
cosA*cosB = (1/2)(cos(A-B) + cos(A+B)
)
sinA*cosB = (1/2)(sin(A-B) + sin(A+B) )
Тригонометрические соотношения
Слайд 42Синхронный фазовый детектор –
- Определяет амплитуду первой гармоники U1
Определение
амплитуды и фазы синусоидального сигнала
Uвх
Uопорное=sin(1*t)
перемножитель
Интеграл за период Т
U = U1*sin(1*t
+ φ) – входной сигнал
U1*cos(φ)
перемножитель
Интеграл за период Т
U1*sin(φ)
Uопорное=cos(1*t)
F1
F2
U1 = корень(F12 + F22 )
φ = arctg(F1/F2)
Слайд 43Синхронный фазовый детектор –
- Определяет амплитуду любой гармоники Ui
Определение
амплитуды и фазы синусоидального сигнала
Uвх
Uопорное=sin(i**t)
перемножитель
Интеграл за период Т
U = Ui*sin(i*t
+ φ) – входной сигнал (гармоники)
Ui*cos(φ)
перемножитель
Интеграл за период Т
Ui*sin(φ)
Uопорное=cos(i**t)
F1
F2
Ui = корень(F12 + F22 )
φ = arctg(F1/F2)
Слайд 44Преобразование Фурье связывает временное представление сигнала и амплитуды его спектральных
составляющих
Определение амплитуды всех гармоник – используя преобразование Фурье
Первая гармоника
50Гц
Разложение
периодического сигнала F(t) в ряд Фурье
Амплитуды гармоник:
Слайд 45Рассмотрим некоторые закономерности, вытекающие из (3, 4):
Симметричные (относительно центра периода
Т) сигналы будут иметь только an отличные от нуля, все
bn будут равны 0. Соответственно ассиметричные сигналы будут иметь только bn отличные от нуля.
Сигнал с одной частотой sin(n∙∙t + ), но с разными фазами – будет иметь разные комбинации an, bn одной гармоники n:
при =0 – ( + bn )
при =90 – ( an )
при =180 – ( - bn )
при =270 – (-an )
Чем более резкие изменения амплитуды сигнала во времени, тем более широкий спектр (гармоники с большими номерами n) имеет данный сигнал (и наоборот).
Ширина спектра - ΔF~1/ Δt – длительность прямоугольного импульса
Слайд 46Принципы работы цифровых терминалов
Первая программная реализация алгоритма БПФ была осуществлена
в начале 60-х годов XX века Джоном Кули в вычислительном
центре IBM под руководством тески Джона Тьюки, а в 1965 году ими же была опубликована статья, посвященная алгоритму быстрого преобразования Фурье.
Вычислительная сложность алгоритма Дискретное ПФ составляет N*N комплексных умножений и сложений. (N – длина выборки, если производим ДПФ за один период – то N=36 точек)
Для быстрого преобразования Фурье вычислительная сложность алгоритма Дискретное ПФ составляет 2N, то есть для 36 точек – в 18 раз быстрее ДПФ
Слайд 47Принципы работы цифровых терминалов
Определение частоты синусоидального сигнала
характеристика периодического процесса,
равна количеству повторений (периодов) или возникновения событий (процессов) в единицу
времени.
1 Гц = 1 период / в одну секунду
Скорость изменения частоты в системе определяется (стабилизируется) всеми вращающимися машинами
(генераторы, двигатели).
Поэтому частота не может изменяться быстро.
Постоянная времени частоты
Тч ~ 7 секунд
При уменьшении частоты:
Генераторы – увеличивают выработку ЭЭ
Синхронные моторы – переходят в режим генерации
Асинхронные двигатели – уменьшают потребление
Слайд 48Принципы работы цифровых терминалов
Определение частоты синусоидального сигнала
Прямой метод –
подсчет числа периодов за время измерения – определение перехода через
«ноль»
для получения точности 0,01 Гц – требуется 100 секунд
Слайд 49Принципы работы цифровых терминалов
Определение частоты синусоидального сигнала
Измерение длительности периода
(определение
перехода через «ноль»)
- Чем меньше dt –
- Чем больше
частота дискретизации Fd=1/dt
Тем больше точность измерения
(при заданном времени измерения)
Слайд 50Принципы работы цифровых терминалов
Определение частоты синусоидального сигнала
По одной синусоиде
По
скорости вращения вектора – относительно опорного (созданного терминалом)
Измерения через dt
ϕ1,
ϕ2, … ϕi
dϕ = ϕ(i+1) – ϕi
ΔѠ = dϕ/dt
Где ΔѠ – разность частот
Ѡ(U,I) = ΔѠ + Ѡ(опорное)
Ui = корень(F12 + F22 )
φ = arctg(F1/F2)
Преобразование Фурье
Измеряем напряжение (ток – если нет измерения напряжения)
Определяем угол напряжения (тока) относительно опорной синусоиды sin(Ѡt)
Слайд 51Принципы работы цифровых терминалов
Определение частоты синусоидального сигнала
По скорости вращения
вектора
Поля H (6),
создаваемого тремя фазами
(1, 2, 3)
Напряжения Ua,
Ub, Uc
Или тока Ia, Ib, Ic
Получение вектора Н:
Суммируем проекции векторов Ua(t), Ub(t), Uc(t)
На оси X, Y
Получаем компоненты Hx(t), Hy(t)
Вектора Н
В качестве опорного сигнала – внутренние часы
Терминала (время t)
Слайд 52Принципы работы цифровых терминалов
Определение частоты синусоидального сигнала
Учет измеренной частоты.
изменение числа точек в выборке за период частоты первой гармоники
изменение частоты дискретизации АЦП),
3) изменение опорной частоты Ѡ в преобразовании Фурье
Sin(Ѡt), cos(Ѡt) .
Слайд 53Принципы работы цифровых терминалов
Микропроцессорный блок РЗА
Входные сигналы
- аналоговые
Ток, напряжение
температура
Входные
преобразователи
Фильтр нижних
частот
Аналогово-Цифровой
преобразователь
Цифровой
сигнал
Определение
Амплитуды
И фазы
Определение
Частоты
(коррекция)
Работа защит
МТЗ, дистанционной
дифференциальной
Слайд 54Блоки Микропроцессорного терминала
Слайд 55Блоки
Микропроцессорного
терминала
Управление выключателем
Слайд 56Принципы работы цифровых терминалов
МТЗ (50/51)
с независимой
выдержкой времени Т
Вопросы:
Работа
программы терминала
Логика работы МТЗ
Алгоритм работы таймера (Timer ON)
Слайд 57Работа программы терминала
Режим реального времени, постоянный цикл терминала Тц
Слайд 58Логика работы МТЗ(1)
Алгоритм работы таймера (работа простого Timer ON)
if (I
> Is) // проверка условия по току
then
begin
Ti
= Ti + Tц; // прибавление времени таймера
МТЗ = Start; // пуск МТЗ
end
else
begin
Ti = 0; // сброс таймера
МТЗ = Stop; // остановка МТЗ
end;
Слайд 59Логика работы МТЗ – срабатывание защиты
Алгоритм работы таймера (Timer ON)
if
(Ti > Ts) // проверка условия по времени
then
begin
Ti = 0; // сброс таймера
МТЗ = Activation; // срабатывание МТЗ
end;
Слайд 60Для повторяющихся замыканий:
Таймер удержания –
- реле времени
не сбрасывает
накопленную выдержку времени
В течении «Времени удержания»
Слайд 61Логика работы МТЗ(2)
Алгоритм работы
таймера
(Таймер с удержанием)
if (I >
Is) // проверка условия по току
then
begin
Ti = Ti
+ Tц; // прибавление времени таймера МТЗ
МТЗ = Start; // пуск МТЗ
end;
if (МТЗ = Start) // МТЗ запущен
then
Tk = Тk + Tц; // прибавление времени таймера
удержания
if (Tk > Tу) // проверка таймера удержания
then
begin
Ti = 0; Tk = 0; МТЗ = Stop; // остановка МТЗ,сброс end; всех таймеров
Слайд 62Логика работы МТЗ(3)
Алгоритм работы
таймера
(Таймер с разрядом)
if (I >
Is) // проверка условия по току
then
begin
Ti = Ti
+ Tц // прибавление времени таймера МТЗ
МТЗ = Start; // пуск МТЗ
end
else
if (Ti > 0) // проверка таймера МТЗ
then
Ti = Ti – Tр // разряд таймера МТЗ, Тр<Тц
else
begin
Ti = 0; // сброс таймера МТЗ
МТЗ = Stop; // остановка МТЗ
end;
Слайд 64Логика работы МТЗ(4)
Алгоритм работы
таймера
(Таймер с памятью)
Защита по 3Io,
3Uo
if (Io > Is) // Io - среднее значение тока
за 1-2 миллисекунды
then
МТЗ = Start; // пуск МТЗ
if (МТЗ = Start) AND (Uo > Us) // МТЗ запущен
then
Ti = Тi + Tц // прибавление времени таймера памяти
else
begin
Ti = 0;
МТЗ = Stop;
end;
if (Ti > Tп) // проверка таймера памяти
then
begin
Ti = 0; МТЗ = Activation; // срабатывание МТЗ
end; сброс таймеров
Слайд 65Логика работы МТЗ(5)
Алгоритм работы таймера (Timer ON)
Проверка наличия Ui (пуск
по напряжению)
(напряжения обратной последовательности, двухфазные КЗ)
if (I > Is)AND(Ui >
Us) // проверка условия по току
then
begin
Ti = Ti + Tц; // прибавление времени таймера
МТЗ = Start; // пуск МТЗ
end
else
begin
Ti = 0; // сброс таймера
МТЗ = Stop; // остановка МТЗ
end;
Слайд 66Логика работы МТЗ(6)
Алгоритм работы таймера (Timer ON)
Проверка отсутствия Ud (блокировка
по напряжению,
напряжения прямой последовательности
Трехфазные КЗ)
if (I > Is)AND(Ud < Us)
// проверка условия по току
then
begin
Ti = Ti + Tц; // прибавление времени таймера
МТЗ = Start; // пуск МТЗ
end
else
begin
Ti = 0; // сброс таймера
МТЗ = Stop; // остановка МТЗ
end;
Слайд 67Логика работы МТЗ(7)
Алгоритм работы таймера (Timer ON)
Проверка направления мощности (Р
> 0)
Направленные защиты
if (I > Is)AND(P > 0) // проверка
условия по току
then
begin
Ti = Ti + Tц; // прибавление времени таймера
МТЗ = Start; // пуск МТЗ
end
else
begin
Ti = 0; // сброс таймера
МТЗ = Stop; // остановка МТЗ
end;
Слайд 69Логика работы МТЗ(8)
Алгоритм работы таймера
(Timer ON –
МТЗ с
коррекцией
по напряжению )
Is = F (U); // подсчет тока
срабатывания –
на каждом шаге
if (I > Is) // проверка условия по току
then
begin
Ti = Ti + Tц; // прибавление времени таймера
МТЗ = Start; // пуск МТЗ
end
else
begin
Ti = 0; // сброс таймера
МТЗ = Stop; // остановка МТЗ
end;
Слайд 70Времятоковая кривая аварийного отключения
Время срабатывания Ts – зависит от текущего
тока I
Стандартные кривые SIT, EIT, ручной ввод кривой
Одна персонализированная кривая
авар. отключения
Общая для следующих защит:
50/51 (МТЗ), 50N/51N, 50V/51V, 46 и 67
вводится с помощью SFT2841
Для решения всех спец. случаев сложной координации защит
Время ав. откл T для I=10Is
Независим. время за последней введенной точкой
Кривая вводится точка за точкой
(30 точек макс.)
Слайд 71Логика работы МТЗ(9)
Алгоритм работы таймера
(Время срабатывания Ts –
зависит
от текущего тока I)
if (I > Is) // проверка условия
по току
then
begin
Ts = F (I); // подсчет времени срабатывания – на каждом шаге
Ti = Ti + Tц/Ts; // прибавление времени таймера Тi=[0,1]
МТЗ = Start; // пуск МТЗ
end
else
begin
Ti = 0; // сброс таймера
МТЗ = Stop; // остановка МТЗ
end;
if (Ti > 1) // проверка условия по времени
then
begin
Ti = 0; // сброс таймера
МТЗ = Activation; // срабатывание МТЗ
end;
Слайд 73Принципы работы цифровых терминалов
Как рассчитать значение графика ?
50/51 (МТЗ)
Слайд 74Принципы работы цифровых терминалов
Как рассчитать попадание в зону срабатывания?
Слайд 75Принципы работы цифровых терминалов
Как рассчитать попадание в зону срабатывания?
Точка X,
Y
Попадание в прямоугольник:
Xmin
в Xk, Yk и радиусом R:
(Xk-X)^2 + (Yk-Y)^2 < R^2
4. Попадание в эллипс с центрами (X1,Y1), (X2,Y2) и суммой расстояний эллипса до центров R
√[(X1-X)^2+(Y1-Y)^2]+ √[(X2-X)^2+(Y2-Y)^2] < R
Слайд 76Принципы работы цифровых терминалов
Как рассчитать попадание в зону срабатывания?
Точка X,
Y
Попадание в прямоугольник:
Xmin
Слайд 77Принципы работы цифровых терминалов
Как рассчитать попадание в зону срабатывания?
Точка X,
Y
3. Попадание в круг с центром в Xk, Yk и
радиусом R:
(Xk-X)^2 + (Yk-Y)^2 < R^2
Слайд 78Принципы работы цифровых терминалов
Как рассчитать попадание в зону срабатывания?
Точка X,
Y
4. Попадание в эллипс с центрами (X1,Y1), (X2,Y2) и суммой
расстояний эллипса до центров R
√[(X1-X)^2+(Y1-Y)^2]+ √[(X2-X)^2+(Y2-Y)^2] < R
Слайд 79Принципы работы цифровых терминалов
Как рассчитать попадание в зону срабатывания?
Предварительное вычисление:
Разбиваем рабочий диапазон на отрезки (прямоугольники)
Вычисляем значение графика на отрезке
(попадание прямоугольника в зону срабатывания)
Получаем массив D(i) (значение графика на i- том отрезке),
Получаем массив D(ij) (1 – попадание/ 0 – не попадание в зону срабатывания)
Переводим координаты в индексы: i = int(Х/dX), j = int(Y/dY)
Считываем значение графика из массива D(i), попадание в зону срабатывания из массива D(ij)
Значения D(I, j) = 0 или 1
Слайд 80Принципы работы цифровых терминалов
Как рассчитать попадание в зону срабатывания?
Использование предвычисления:
Пусть X=U/Un=0,5
Пусть Y=I*s/Is=0,3
dX=dY=0,2
Массив D(i,j) i=[0,4] j=[0,4]
Для повышения точности – уменьшаем
значение dX
Переводим координаты в индексы: i = int(Х/dX)=int(0,5/0,2)=int(2,5)=2
j = int(Y/dY)=int(0,3/0,2)=int(1,5)=1
Считываем значение из массива
D(ij)=D(2,1)=0
Вывод – не срабатывание.
Затраты на вычисление:
2 деления,
1 считывание из массива.
Значения D(I, j) = 0 или 1
Слайд 82Прием сигналов от предыдущих элементов сети (весовые коэффициенты)
Комбинирование входных сигналов
Вычисление
выходного сигнала
Передача выходного сигнала следующим элементам нейронной сети
цель обучения —
в корректировке весовых коэффициентов связей сети
управляемое обучение -
набор входных данных,
а также соответствующие им выходные данные
Слайд 83Два способа программирования:
Если знаем алгоритм действий – пишем программу
(набор инструкций)
Если алгоритм не знаем – создаем нейронную сеть,
Обучаем
нейронную сеть – подавая на вход эталонные наборы сигналов (нормальный режим – сеть должна выдать 0, переходный режим – сеть должна выдать 1), при правильном выходе – подаем на вход управления подаем 1, при неправильном выходе 0, подаем тестовые сигналы – до тех пор, пока сеть не начнет выдавать правильные сигналы
Копируем созданную сеть (с ее коэффициентами связи) – во все терминалы
Слайд 84Принципы работы цифровых терминалов
Микропроцессорный блок РЗА
Входные сигналы
- аналоговые
Ток, напряжение
температура
Входные
преобразователи
Фильтр нижних
частот
Аналогово-Цифровой
преобразователь
Цифровой
сигнал
Определение
Амплитуды
И фазы
Определение
Частоты
(коррекция)
Работа защит
МТЗ, дистанционной
дифференциальной
Слайд 85Принципы работы цифровых терминалов
Фильтр
Аналоговый
Цифровой
Слайд 86Принципы работы цифровых терминалов
Фильтр
Аналоговый
Слайд 87Принципы работы цифровых терминалов
Фильтр
Цифровой
Aj – постоянные
коэффициенты фильтра
Определяют его частотную
Характеристику
Пример:
Усреднение по (N+1) точкам –
Aj=1
Слайд 88Принципы работы цифровых терминалов
Фильтр
Цифровой
Aj, Bn – постоянные
коэффициенты фильтра
Определяют его
частотную
Характеристику
Слайд 89Принципы работы цифровых терминалов
Микропроцессорный блок РЗА
Входные сигналы
- аналоговые
Ток, напряжение
температура
Входные
преобразователи
Фильтр нижних
частот
Аналогово-Цифровой
преобразователь
Цифровой
сигнал
Определение
Амплитуды
И фазы
Определение
Частоты
(коррекция)
Работа защит
МТЗ, дистанционной
дифференциальной
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)
Слайд 90Принципы работы цифровых терминалов
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)
Программирование автоматики:
Где –
контроллер РЗА (Sepam 40, 80),
ПЛК (Zelio)
Языки программирования –
FBD (Function Block Diagram) (ПЛК Zelio),
LD (Ladder Diagram) (Zelio, Sepam 80),
ST (Structured Text),
логические уравнения (Sepam 40, 80).
Слайд 91Принципы работы цифровых терминалов
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)
FBD (Function Block Diagram) –
базовый язык, используется для описания логики защит и автоматики
Слайд 92Принципы работы цифровых терминалов
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)
FBD (Function Block Diagram) –
базовый язык, используется для описания логики защит и автоматики
Слайд 93Принципы работы цифровых терминалов
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)
FBD (Function Block Diagram) –
базовый язык, используется для описания логики защит и автоматики
Слайд 94Принципы работы цифровых терминалов
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)
FBD (Function Block Diagram) –
базовый язык, используется для описания логики защит и автоматики
Слайд 95Принципы работы цифровых терминалов
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)
Слайд 96Принципы работы цифровых терминалов
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)
Слайд 97Принципы работы цифровых терминалов
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)
Слайд 98Принципы работы цифровых терминалов
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)