Система автоматического управления электрической нагрузкой предприятия

Система автоматического управления электрической нагрузкой предприятия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ ПРЕДПРИЯТИЯ, состоящая из устройств контроля энергии, каящое из которых содержит датчики учета электроэнергии и состояния технологических процессов , выходы которых подключены к блоку ввода первичной информации, выход которого подключен к внутренней информационной магистрали, и объединенные ею микропроцессор, блок памяти, пульт и таймер, блок управления нагрузками, а также блок регистрации, входы которого подключены к внутренней информационной магистрали, причем ьходы прерывания микропроцессора соединены соответственно с выходами запроса прерывания от блоков регистрации, ввода первичной информации, пульта и блока управления нагрузками, а выход предоставления прерывания микропроцессорами подключен к входам квитирования прерывания этих же блоков и.пульта, отличающаяся тем, что, с целью повышения оперативности и точности в управлении электрической нагрузкой предприятия, в каждое устройство контроля энергии введены блок связи, подключенный к внутренней информационной магистрали, причем выход запроса прерывания каждого из блоков связи, которые объединены дополнительно введенной общей двухпроводной линией, подключен к первой дополнительной линии прерывания микропроцессора , а дополнительный вход предоставления прерывания соединен с выходом квитирования прерывания (Л блока связи, разрешающий выход пульта соединен с разрешающим входом блока управления нагрузками, при С этом в одно из устройств контроля с энергии, выполняющее функции центрального устройства, дополнительно введены задатчик сигналов времени и коммутатор, входы которого со. соединены с вькодом таймера и выходом X) меток задатчика сигналов времени, другой выход которого соединен с :л синхровходом таймера и блока связи, а выход коммутатора соединен с второй дополнительной линией прерывания микропроцессора, а в остальные устройства контроля энергии, выполняющие функции локальных устройств, введены блоки синхронизации, соединяющие синхровходы таймеров с частот ными выходами блоков связи.

69) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНЫХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЩ С 05 G 15/02 Н 02 7 13/00 мчи

ACjE; 51 1Ô" 1.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДКЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ соединены с выходом таймера и выходом меток эадатчика сигналов времени, другой выход которого соединен с синхровходом таймера и блока связи, а выход коммутатора соединен с второй дополнительной линией прерывания микропроцессора, а в остальные устройства контроля энергии, выполняющие функции локальных устройств, введены блоки синхронизации, соединяющие синхровходы таймеров с частот ными выходами блоков связи. (21) 3496627/24-07 (22) 11.10.82 (46) 07.09.84. Бюл. М - 33 (72) В.Ф.Антоневич, A.Ë.Ãóðòîâöåâ, M.Е.Гурчик и Е.П.Забелло (71) Белорусский филиал Государственного научно-исследовательского энергетического института им. Г.М.Кржижановского (53) 621.316.722(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

В 448434, кл. Cj 05 В 15/02, 1971

2. Авторское свидетельство СССР

В 805472, кл. Н 02 3 13/00, 1979 (54)(57) CHCTFMA АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ

ПРЕДПРИЯТИЯ, состоящая иэ устройств контроля энергии, каждо» из которых содержит датчики учета электроэнергии и состояния технологических процессов, выходы которых подключены к блоку ввода первичной информации, выход которого подключен к внутренней информационной магистрали, и объединенные ею микропроцессор, блок памяти, пульт и таймер, блок управления нагрузками, а также блок регистрации, входы которого подключены к внутренней информационной магистрали, причем входы прерывания микропроцессора соединены соответственно с выходами .запроса прерывания от блоков регистрации, ввода первичной информации, пульта и блока управления нагрузками, а выход предоставления прер 4вания микропроцессорами подключен к входам квитирования прерывания этих же блоков и пульта, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что, с целью повышения оперативности и точности в управлении электрической нагрузкой предприятия, в каждое устройство контроля энергии введены блок связи, подключенный к внутренней информационной магистрали, причем выход запроса прерывания каждого из блоков связи, которые объединены дополнительно введенной общей двухпроводной линией, подключен к первой дополнительной линии прерывания микронроцессора, а дополнительный вход предоставления прерывания соединен с выходом квитирования прерывания блока связи, разрешающий выход пульта соединен с разрешающим входом блока управления нагрузками, при этом в одно из устройств контроля энергии, выполняющее функции центрального устройства, дополнительно введены задатчик сигналов зремени и коммутатор, входы которого

1112345

Изобретение относится к электроэнергетике,в частности к устройствам автоматического управления электрической нагрузкой.

Известна система управления электрической нагрузкой предприятий, включающая в себя датчики, контролирующие параметры работы электроустановки, линии связи, таймер, устройства приема и сбора информации и регулято- 10 ры (1) .

Недостатком данной системы является отсутствие оптимизации графика загрузки предприятия. Не обеспечивается оперативное управление нагрузкой предприятия при вынужденной ее работе в часы максимальной нагрузки энергосистемы.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является сис- щ тема автоматического управления электрической нагрузкой предприятия, состоящая из устройств контроля энергии, каждое из которых содержит датчики учета электроэнергии и со- 25 стояния технологических процессов, выходы которых подключены к блоку ввода первичной информации, выход которого подключен к внутренней информационной магистрали, и объе- щ0 диненные ею микропроцессор, блок памяти, пульт и таймер, блок управления нагрузками, а также блок регистрации, входы которого подключены к внутренней информационной магистрали, причем входы прерывания макропроцессора соединены соответственно с выходами запроса прерывания от блоков регистрации, ввода первичной информации, пульта и бло.40 ка управления нагрузками, а выход предоставления прерывания микропроцессора подключен к входам квитирования прерывания этих же блоков

1 и пульта $2).

Однако структурный состав элементов известной системы не позволяет организовать взаимодействия между рассредоточенными устройствами при организации управления на 50 объектах, удаленных друг от друга.

Централизация обработки первичной информации и выработки управляющих сигналов затрудняет получение оперативной информации о режиме элект- 55 ропотребления.на местах установки датчиком. При этом возникает поГрешность исходных данных при управлении из-за отсутствия единого времени в рассредоточенных устройствах.

Целью изобретения является ловышение оперативности и точности в управлении электрической нагрузкой предприятия.

Эта цель достигается тем, что в систему автоматического управления электрической нагрузкой предприятия, состоящую из устройств контроля энергии, каждое из которых содержит датчики учета электроэнергии и состояния технологических про. цессов, выходы которых подключены к блоку ввода первичной информации, выход которого подключен к внутренней информационной магистрали, и объединенные ею микропроцессор, блок памяти, пульт и таймер, блок управления нагрузками, а также блок регистрации, входы которого подключены к внутренней информационной магистрали, причем входы прерывания микропроцессора соединены соответственно с выходами запроса прерывания блоков регистрации, ввода первичной информации, пульта и блока управления нагрузками, а выход предоставления прерывания микропроцессора подключен к входам квитирования прерывания этих же блоков и пульта, в каждое из устройств контроля энергии введены блок связи. подключенный к внутренней информационной магистрали, причем выход запроса прерывания каждого из блоков связи, которые объединены дополнительно введенной общей двухпроводной линией, подключен к первой дополнительной линии прерывания микропроцессора, а дополнительный выход предоставления прерывания соединен с выходом квитирования прерывания блока связи, разрешающий выход пульта соединен с разрешающим входом блока управления нагрузками, при этом в одно из устройств контроля энергии, выполняющее функции центрального устройства, дополнительно введены задатчик сигналов времени и коммутатор, входы которого соединены с выходом таймера и выходом меток задатчика сигналов времени, другой выход которого соединен с синхровыходом таймера и блока связи, а выход коммутатора соединен с второй дополнительной линией преры1112

3 вания микропроцессора, а в осталь.ные устройства контроля энергии, выполняющие функции локальных устройств, введены блоки синхронизации, соединяющие синхровходы таймеров с частот5 ными выходами блоков связи.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы автоматического управления электрической нагрузкой предприятия; на фиг. 2 — блок синхронизации, пример выполнения; на фиг. 3 - коммутатор, пример выполнения; на фиг. 4 — временная диаграмма работы коммутатора.

Устройство состоит из локальных устройство 1 контроля, датчиков 2 учета электроэнергии и состояния технологических процессов, блоков 3 ввода первичной информации, внутренних информационных магистралей 4, микропроцессоров 5, блоков 6 памяти, пультов 7, блоков 8 ввода констант, таймера 9, блоков !О регистрации, блоков 11 управления нагрузками, блоков 12 связи, общей двупроводной линии 13 связи, блока 14 синхронизации, центрального устройства 15 контроля энергии, включающего в себя все перечисленные блоки, кроме блока 14 синхронизации, а так>ко задатчик 16 сигналов времени и автоматический коммутатор 17. датчики 2, рассредоточенныс по объектам, поставляют по собственным линиям связи первичную информацию о выработке или расходе элект35 роэнергии, а также о состоянии технологических процессов.

Блок 3 ввода первичной информации осуществляет непрерывное ска40 нирование (опрос) датчиков 2 с целью выявления изменения их состояний, одновременно фильтруя сигналы датчиков от возможных помех. При выявлении изменения состояния блок 3 вы45 ставляет запрос прерывания, т.е. запрос на обработку полученной информации в микропроцессор 5.

Внутренняя информационная магистраль 4 функционирует в общем случае следующим образом.

Выходные формирователи устройств, подключенных к магистрали, являются приборами с тремя состояниями (прием, выдача и высокоимпедансное, т.е. 55 отключенное). Различают в информационной магистрали следующие шины: шину данных (ИД), шину адресов (ИА) 345 4 шину управления (0(У) и шину синхронизации (ШС) . Центральным звеном при работе с магистралью является микр опроцес сор .

Рассмотрим работу магистрали в случае обнаружения блоком 3 ввода информации момента срабатывания дат. чика ° В этом случае блок 3 выставляет запрос на прерывание.

Уровень (степень) прерывания выставленной блоком 3 наивысший.

Это значит, что если процессор 5 получает одновременно несколько запросов прерывания, то в первую очередь будет обслуживаться блок 3 ввода информации. По запросу прерыва ния с блока 3 процессор, если он свободен, обращается к памяти для вы зова подпрограммы, обслуживающей данный тип прерывания, если занят после выполнения текущей команды, то процессор запоминает адрес следующей выполняемой команды и производится условный переход к выполнению подпрограммы запроса блока 3. Процессор в этом случае выставляет на ШЛ адрес блока 3 и тот, получив его, на шинах данных выставляет адрес сработавшего датчика. Получив сигнал предоставления прерывания от процессора, свидетельствующий о том, что запрос прерывания принят, блок 3 снимает запрос прерывания. Все устройства, подключенные к информационной шине, могут работать только с процессором.

Микропроцессор 5 осуществляет все логические и арифметические операции внутри устройства контроля, работая по программе, содержащейся в блоке 6 памяти.

Блок 6 памяти представляет собой оперативное и постоянное запоминающее устройство с единой системой ад-. ресации содержимого. В постоянном запоминающем устройстве хранятся программы обработки информации, позволяющие реализовать позонный учет расхода энергии, вычисление совмещенной электрической нагрузки, определение получасовых нагрузок, прогнозирование электропотребителей и др. В оперативном запоминающем устройстве хранятся константы, характеризующие схему электроснабжения потребителя, характер технологического процесса, а также резуль

1112345 таты обработки поступ вшей первичной информации.

Пульт 7 предназначен для вызова того или иного расчетного регистра на индикацию, а также для внесений в переменную часть программы работы устройства контроля, например, изме. нения устанок, границ, эон суток и т.д.

Блок 8 ввода констант предназначен для ввода значений, характеризующих схему электроснабжения потребителя, характер технологического процесса, устанок для управления электропотреблением, задание программы обработки информации, поступающей от каждого датчика.

15

50

Таймер 9 вырабатывает на своем выходе метки времени, организующие через систему прерываний микропроцессора 5 операционную систему в масштабе реального времени, причем таймер 9 может быть запрограммирован микропроцессором 5 на отсчет заданного интервала времени; кроме того, таймер поставляет в магистраль 4 текущее время в заданном коде, если это требуется микропроцессору

5 или блоку 10 регистрации.

Блок 10 регистрации представляет собой отображенно-документирующее устройство, например электрическую пишущую машинку с устройством сопряжения.

Блок 12 связей полнодуплексного типа организует низкоскоростной служебный канал, направленный от центрального устройства контроля энергии к локальным устройствам контроля, а также создает среднеско40 ростной информационный канал, направленный от локальных устройство контроля к центральному устройству контроля. Далее устройство связи с помощью несущей служебного канала

45 синхронизирует по частоте питания таймеров 9 все локальные устройства контроля, организуя тем самым единое время в системе контроля.

Служебный и информационный каналы в системе контроля разделены электрически, например, по частоте, что позволяет испольэовать одну и ту же двухпроводную линию 13 связи для обоих каналов. Блок 14 синхронизации выделяет несущую частоту служебного канала и синхронизирует ею местный управляемый автогенератор.

Блок синхронизации н ключа ет н себя (фиг. 2i последовательно соединенное fIAJlc. совой фильтр 18, фазовый детектор 19, фильтр 20 нижних частот, местный управляемый автогенератор 21, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора и одновременно является выходом блока синхронизации.

Полосовой фильтр 18 настроен на несущую часто у служебного канала и выделяет ее, но реализация достаточной узкой полосы пропускания на практике затруднительна, поэтому после фильтра 18 включается схема фазоной антоподстройки частоты местного управляемого антогенератора 21, образованная соединенными в кольцо фазоным детектором 19, фильтром 20 нижних частот и местным автогенератором 21.

Фазовый детектор 19 на своем выходе вырабатывает напряжение, 1 пропорциональное разности фаэ между частотой служебного канала, поступаю. щей с выхода фильтра 18, и частотой местного автогенератора, который через фильтр 20 управляется по частоте так, что разность фаз перестает изменяться во времени и его частота стано вится в точности равной несущей частоте служебного канала.

Таким образом, блок синхронизации представляет собой известную замкнутую схему фазовсй синхронизации.

Задатчик 1б сигналов времени и автоматический коммутатор 17 содержатся только в центральном устройстве

15 контроля.

Задатчик 1б времени представляет собой приемник сигналов единого времени, выделяющий эталонную частоту и метки времени из сигналов службы точного времени. Автоматический коммутатор пропускают метки времени либо от задатчика 16 времени, либо если метка от задатчика времени отсут. стнует, от генератора таймера 9.

Автоматический коммутатор 17 состоит (фиг. 3) из буфера 22, накопителя 23 заряда, триггера 24 и собственно коммутатора 25. На его входы поступают последовательности импульсов, которые могут и перекрываться.

Последовательность по входу с1 через буфер 22 заряжает накопитель 23 до уровня логической единицы. Так как накопитель 23 подключен к установочно11123ч5 му входу триггера, то он имеет приоритет на удержлние триг» ера »» единичном состоянии независимо от сигналов нл C -входе триггера. Пусть в момент (фиг. 4, временная диаграмма рабо-5 ты автоматического коммутатора) на . вход Д перестают поступать импульсы.

Так клк накопитель 23 всегда имеет самозаряд, то через некоторое время состояние триггера станет неустойчи- 10 вым и он обратится в нуль импульсов по входу S, записывающим в триггер логический уровень D-входа, т.е. нуль.

Комь»мутатор 25 вместс последовательности со входа 0 в этом случае на выход пропустит последовательность со входа 8 . Это состояние сохраняется до тех пор, пока на входе 0 в момент 42 не появится после-щ довательность импульсов, заряжающая через буфер 22 накопитель 23, который восстанавливает нормальную работу.

Устройство работает следующим образом. 25

Во всех устройствах блок ввода первичной информации при обнаружении срабатывания датчика выставляет запрос на прерывание работы процессора и вектор прерывания в магистраль 4 0

В качестве вектора используется адрес сработавшего датчика. Микропроцессор 5 обслуживает это прерывание эа время заведомо меньшее, чем время, через которое может поступить новый адрес на прерывание от устройства

3 ввода. Так как пропуски информации от датчиков недопустимы, то уровень (степень) прерывания микропроцессора блоком ввода 3 наивысший, 40

Согласно вектору пр»рывлния блок

5 вызывает подпрограмму обработки

Данного датчика, хРанЯщУюсЯ в блоке

6 памяти и производит необходимые операции над данными, относящимися к опрашиваемому датчику. Во время обслуживания запроса датчика микропроцессор 5 пользуется данными с времени этого события от таимера 9, через магистраль 4.

Микропроцессор 5 вычисляет все вторичные параметры потоков информации от датчиков и контролирует уровень потребления энергии, если прогноз последнего превышает допустимый 55 предел, то микропроцессор 5 через магистраль 4 вьщлет команду блоку

11 управления нагрузками на отключение нлимене» приоритетной группы нагрузок, о чем процессор оповещлется по линии готовности .блока управления нагрузками. Нентральное устройство контроля периодически посредством блока 12 связи по служебному каналу запрашивает информацию у любого из локальных устройств с выработке или потреблении энергии по групплм совместимых датчиков.

Получив запрос блок 12 связи выбl раиного локального устройства 1 контроля выводит свой микропроцессор

5 н прерывание, который предостлвляет блоку 12 связи выбрать приращение энергии в групплх датчиков за измерительньп» интервал либо иопные сведения о содержимом регистра технического учета в зависимости от вида переданного запроса. Блок 12 связи запоминает полученные данные, преобразует их в формат. сооб»»»е»»»»я и вьщает их по линии 13 связи. Микропроцессор

5 пользуется как полученной по линии

13 информацией, так и информацией, полученной в результате обработки датчиков 2. Центральное устройство 15 по результатам обработки полученной информации может задавать тот или иной режим по управлению электрической нагрузкой любого локлльного устрой»ствл контроля энергии подключенного к нему.

Предлагаемое устройство по срлвнению с извест»н»м обладает свойством наращиваемости, т, е. позволяет при необходимости охвлтить большой круг потребителей с минимальными кабельными затрата»»»; децен Tpàë»»3 l»»è»» обработки информации управления нл грузклми позволяет по срав»»» IIH»») с прототипом испольэо»»лть оп»рлтивную и»»формацию не только нл»»с»»трл.г»»»»ом пункте ее обрлботки, но и и»»» посредственной близости от энергоемких об»ьектов; .повышается нлд»жпость сохранения информации о расходе энергии, тлк клк в от»»»»ч»»с от прототипа длиные о расходе энергии хранятся н» только н центральном устройстве обработки,но и в локальных устройства; устройство позволяет эцергосбыту эффективно проводить контроль и управление электропотреблением при введении ограничений в аварийных ситуациях.

Экономический эффект от внедрения изобретения образуется за счет повышения точности учета путем введения

1112345

10 единого времени; расширения оператив ного контроля потребления энергии, путем децентрализации устройств обработки; снижения мощности нагрузки в часы пик энергосистемы за счет оперативного контроля и управления электропотреблением; возможности ведения телеметрического контроля за режимом злектропотребления со стороны энергосбыта.

1 1 12343

Фиг.5 е оЕ г

Еяод 2 и, (7)

8ыяоЮ

Щ1ЩПЩ Заказ 6458/33 Тираж 841 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4