Функциональные части и элементы автоматических устройств

Литература

Основная

1. В.Г. Дорогунцев, Н.И. Овчаренко. Элементы устройств автоматики энергосистем: Учебное пособие для вузов. – 2-е издание переработанное и дополненное. – М.:Энергия, 1979, – 520с., ил.

2. Н.И. Овчаренко. Полупроводниковые элементы автоматических устройств энергосистем – М.:Энергоизат, 1981, - 408с., ил.

3. В.Н. Захаров, Д.А. Поспелов, В.Е. Хазацкий. Системы управления. Задание. Проэктирование. Реализация. Издание 2-е переработанное и дополненное. М.:Энергия, 1972, - 424с., ил.

Дополнительная

1. Д. Гивоне, Р. Россер. Микропроцессоры и микрокомпьютеры. Вводный курс. Перевод с английского. М.: Мир, 1983, - 463с., ил.

2. И.Н. Букреев, Б.М. Мансуров, В.И. Горячев, Микроэлектронные схемы цифровых устройств. М.: Сов. радио, 1973.

3. В.В. Гусев, Л.Г. Зеличенко, К.В. Конев и др. Основы импульсной и цифровой техники. Учебное пособие для вузов. М.: Сов. радио, 1975.

Введение

Автоматические устройства. Общие сведенья.

Назначение и особенности автоматических устройств.

Технологический процесс производства и распределения электроэнергии представляет собой взаимодействие энергетических объектов: турбо и гидрогенераторов, ЛЭП, трансформаторов и др., а также средств их защиты и автоматики. Процесс характеризуется определенным алгоритмом функционирования.

Взаимодействующие энергетические объекты, подвергающиеся целенаправленным воздействиям, называются управляемыми. Целенаправленные воздействия на управляемые объекты определяются алгоритмом управления.

Управление, осуществляемое без непосредственного участия человека, называется автоматическим ((РЗА)). При автоматическом управлении целенаправленное воздействие на управляемый объект (УО) осуществляет автоматическое управляющее устройство (АУУ).

Назначение АУУ состоит в том, чтобы обеспечить технически правильный и экономичный ход производства и распределения электроэнергии в любых условиях, в особенности при наличии возмущающих воздействий.

Рис.1.1. Схема автоматического управления одним объектом.

Z, Z’ – возмущающие воздействия внешней среды, помехи

Y – выходной сигнал объекта

X_c.z, X_c.y – входные сигналы от возмущающего воздействия и выходного

сигнала

ИП_y, ИП_z – первичные измерительные преобразователи

X_y – управляющее воздействие на объект

X_пр – принудительное управляющее воздействие по алгоритму процесса управления

Сигналы автоматических устройств

Электрические сигналы

Характерными электрическими сигналами являются случайно изменяющийся постоянный ток или переменный, в частности синусоидальный; ток с изменяющейся амплитудой, фазой или частотой – рис.1.2., рис.1.3.

Значение постоянного тока; амплитуда, фаза и частота синусоидального тока и являются информационными параметрами несущих процессов – постоянного и синусоидального тока.

а) б)

Рис.1.2. Непрерывный (а) и дискретный (в) сигналы, представляемые

изменениями значения постоянного тока

По характеру изменений значений параметров сигналов, являющихся случайным процессом, они делятся на два вида – непрерывные и дискретные.

Сигнал является непрерывным если информационный параметр несущего процесса может быть любым в пределах возможного диапазона его изменения.

Сигнал является дискретным, если информационный параметр может изменяться только скачкообразно и принимать только одно из ограниченного количества определенных значений, образующих дискретное (счетное) множество значений постоянного тока.

Рис.1.3. Сигналы представляемые изменениями амплитуды (а), фазы (б) и частоты (в) синусоидального тока

Рис.1.4. Сигналы в виде импульсов тока высокой последовательности

Риc.1.5. Дискретные потенциальные сигналы.

Рассмотренные сигналы объединяются в две основные группы – аналоговую и дискретную.

Неэлектрические сигналы

В качестве неэлектрических параметров АУУ используются положения коммутационного оборудования (выключателей, разъединителей, блок контактов); температура внешней среды, химический состав и др.

Входные сигналы автоматических устройств

Входные сигналы X_cy, X_cz (рис.1.1.) автоматического устройства формируются первичными измерительными преобразователями ИП_у, ИП_z соответственно изменениям входной величины Y управляемого объекта и возмущающих воздействий Z.

Входные величины синхронных генераторов, трансформаторов и других объектов электрической части энергосистемы являются электрическими величинами (U, I). Возмущающие воздействия, как правило, также электрические (U_кз, I_кз).

Таким образом, основными входными сигналами автоматических устройств являются аналоговые сигналы в виде синусоидального тока и напряжения с изменяющейся амплитудой, фазой или частотой.

Для управления энергетическими объектами важное значение имеет также положение его коммутационного оборудования (выключателей, разъединителей). Эта информация относится к категории дискретной.

Функциональные части и элементы автоматических устройств

Автоматические устройства состоят из измерительной, передающей (канал связи), логической и исполнительной функциональных частей. К автоматическому устройству обычно относится источник питания (БП).

Изображение автоматического устройства в виде функциональных частей, элементов и связей между ними называется структурной схемой.

Рассмотрим пример структурной схемы релейной защиты турбогенератора (ТГ) от токов КЗ (рис.1.6.).

Рис.1.6. Структурная схема релейной защиты турбогенератора (ТГ) от

токов КЗ

ИП_І – первичный измерительный преобразователь тока

ИП – измерительный преобразователь

ИЧ – измерительная часть автоматического устройства

КС – канал связи (передающая часть)

ЗЭ – запоминающий элемент (запоминающий ток или закон изменения во

времени)

ЭС – элемент сравнения

КЭ – корректирующий элемент (частотный фильтр)

РЭ – реализующий элемент – для фиксирования результата сравнения

ЛЭ – логический элемент (и, или, время и др.)

ИЭ – исполнительный элемент

Для разъяснения принципов работы отдельных функционирующих частей устройства, наряду со структурными используются функциональные схемы. Выделяемые функциональные части и их элементы изображаются при этом с использованием условных графических обозначений и конкретных соединений между ними.

Принципиальная электрическая схема дает детальное представление об АУ и принципе его работы. Она изображает полный состав элементов и связей между ними и выполняется с использованием условных графических обозначений.