Телемеханический комплекс передачи технологической информации по электрическим сетям 0,4 - 10 кВ.

Передатчик контролируемого пункта.

1. Введение.

Настоящее техническое описание содержит описание устройства передатчика контролируемого пункта, предназначенного для передачи в электрическую сеть 0,4 - 10 кВ дискретной и аналоговой информации, принципа его действия и сведения, необходимые для правильной его эксплуатации.

2. Назначение.

Передатчик КП предназначен для сбора аналоговой и дискретной информации о состоянии контролируемого пункта и передачи ее на диспетчерский пункт по силовым линиям электрической сети 0,4 - 10 кВ. Ниже приведены возможные модификации передатчиков. n КП-А, устанавливаемую на распределительных подстанциях (РП), и имеющую большие возможности по сбору и передаче информации; n КП-Б, устанавливаемую на трансформаторных подстанциях (ТП), и имеющую небольшие возможности по сбору и передаче информации; Укрупненно передатчик состоит из входных цепей согласования, микроконтроллера, силовой части, фильтра присоединения и источника питания.

3. Технические характеристики.

  КП-А КП-Б
Количество частот передачи информации, 3 4
Количество дискретных сигналов, 40  8
Напряжение высокого уровня дискретного сигнала, В 48 48
Напряжение гальванической развязки дискретного входа, В 2000 2000
Количество аналоговых сигналов, 20 8
Входной аналоговый сигнал:    
Напряжение , В 0 - 5 0 - 5
Ток, мА 0 - 5 0 - 5
Выходной ток передатчика , А 5  1
Время передачи информации, с 10(40 бит) 29(8 бит)
Напряжение питания, В  220 220
Потребляемая мощность в режиме передачи, не более, Вт  150  30
Габариты, мм  350х300х200 250х200х150

4. Принцип действия передатчика КП.

Передатчик КП используется для организации тонального канала связи по линиям электропередач, когда на напряжение промышленной частоты накладывается напряжение тональной частоты, генерируемое передатчиком КП. Вводимый в электрическую сеть сигнал представляет собой импульсно- модулируемый в зависимости от передаваемой информации сигнал тональной частоты. Для идентификации передаваемой информации в структуре посылки включены дополнительные адресные биты. Адрес контролируемого пункта состоит из двух частей: n адрес РДП определяет номер РДП, в зоне которого находится контролируемый пункт, с которого осуществляется передача информации. n адрес контролируемого пункта в зоне данного РДП определяет номер ТП (для КП-Б) или РП (для КП-А) откуда передается информация. Данное разделение требуется для точного определения адреса КП в случае когда в результате изменения схемы электрической сети (переключения коммутационных аппаратов КП перешел в зону действия другого РДП). В общем случае к одной линии электропередач может быть подключено несколько передатчиков КП, поэтому для предотвращения наложения информации при одновременной работе передатчиков КП на одну линию электропередач, используется принцип частотного и временного разделения каналов передачи информации. Каждый передатчик КП может работать на нескольких фиксированных частотах, значение которой задается переключателем на печатной плате контроллера передатчика КП. Для реализации временного разделения каналов передачи используется так называемый спорадический режим работы. Все передатчики КП независимо друг от друга периодически с некоторым интервалом времени передают информацию в линию электропередач. Временной интервал между передачами информации каждого передатчика КП (контрольное время) рассчитывается контроллером передатчика по закону случайных чисел. Причем данный интервал в нормальных условиях т.е. когда нет изменений на контролируемых пунктах, для передатчиков КП-А лежит в пределах от 0.5 до 3 мин., для передатчиков КП-Б - от 3 до 25 мин.. Данные значения зашиваются в память контроллера передатчика при его программировании и могут быть изменены на данном этапе по желанию заказчика и не могут быть изменены в процессе эксплуатации передатчика КП. В нормальных условиях работы передатчика КП дискретная и аналоговая информация передается последовательно т. е. сначала передается состояние всех дискретных датчиков, затем по истечении контрольного времени передается состояние части аналоговых датчиков, затем - остальной части аналоговых датчиков и затем - состояние всех дискретных датчиков и т.д.. При включении питания передатчика или при изменении состояния дискретных датчиков на контролируемом пункте, передача дискретной информации начинается немедленно и передается четыре раза подряд, причем временной интервал между посылками рассчитывается также по закону случайных чисел. Причем данный интервал для передатчиков КП-А лежит в пределах от 0.5 до 3 мин., а для передатчика КП-Б - от 1 до 5 мин.. Для дополнительного обеспечения надежности передачи информации в структуру посылки введены дополнительные биты защиты информации по коду Хемминга. Данные меры обеспечивают надежную без наложений передачу информацию с КП.

6. Основные узлы конструкции передатчика КП.

Передатчик состоит из 5 основных узлов:

6.1. Металлический корпус.

Металлический корпус имеет степень защиты IP66 и является основным несущим элементом, в котором на металлической монтажной плате крепятся все узлы передатчика. На рис.1 показаны чертежи металлических корпусов передатчиков КП-А и КП-Б и расположение в них основных узлов передатчика. Снизу корпуса установлены либо герметичные разъемы XS1-XS3 (КП-А), либо герметичные проходки (КП-Б), предназначенные для подвода напряжения питания передатчика и дискретных и аналоговых входных сигналов. Назначение контактов разъемов КП-А приведено ниже.
Контакт Назначение  
  XS1  
1 питание 220В  
2 нагрузка (отладочный режим)  
3 питание 220В  
4 нагрузка (отладочный режим)  
  XS2 XS3
1-20 аналоговый датчик 1-20 дискретный датчик 1-20
21-32 аналоговая земля -"-21-32
33-40 - -"-33-40
41-48 - линия сканирования 1-8
49-50 - -
На передней крышке корпуса установлен замок с индивидуальным ключом для предотвращения несанкционированного доступа в передатчик.

6.2. Модуль электронный.

Модуль электронный состоит из двух печатных плат закрепленных этажеркой на монтажной плате корпуса. Нижняя плата представляет собой источник питания силовой части и контроллера и является необслуживаемом элементом. Верхняя плата - контроллер, выполняющий основные операции по сбору аналоговой и дискретной информации, формированию посылки и управлению силовой частью передатчика. На плате расположены 8 разрядные переключатели S1 - S3, с помощью которых можно задать основные параметры передатчика: Назначение отдельных разрядов переключателя S1 КП-Б:
 
разряд назначение
0 непрерывный/рабочий режим
1 частота 1
2 частота 2
3 частота 3
4 частота 4
5 количество аналоговых сигналов
6 в двоичном виде, передаваемых
7 с КП
Назначение отдельных разрядов переключателя S1 КП-А:
разряд назначение
0 непрерывный/рабочий режим
1 частота 1
2 частота 2
3 частота 3
4 количество аналоговых сигналов
5 в двоичном виде, передаваемых
6 с КП
7 -
Назначение отдельных разрядов переключателя S2 КП-Б: разряд назначение 0 Адрес РДП в двоичном виде - разряд 4 1 разряд 3 2 разряд 2 3 разряд 1 4 разряд 0 5 Адрес ТП в двоичном виде - разряд 8 6 - 7 - Назначение отдельных разрядов переключателя S2 КП-А: разряд назначение 0 Адрес РДП в двоичном виде - разряд 4 1 разряд 3 2 разряд 2 3 разряд 1 4 разряд 0 5 - 6 - 7 - Назначение отдельных разрядов переключателя S3 КП-Б: разряд назначение 0 Адрес ТП в двоичном виде - разряд 7 1 разряд 6 2 разряд 5 3 разряд 4 4 разряд 3 5 разряд 2 6 разряд 1 7 разряд 0 Назначение отдельных разрядов переключателя S3 КП-А: разряд назначение 0 Адрес РП в двоичном виде - разряд 5 1 разряд 4 2 разряд 3 3 разряд 2 4 разряд 1 5 разряд 0 6 - 7 -

На плате контроллера блока электронного КП-Б расположены блоки зажимов для подключения следующих сигналов, рис. 2:

На плате контроллера блока электронного КП-А расположены блоки зажимов и разъемы для подключения следующих сигналов, рис. 3: На плате контроллера блока электронного КП-Б и КП-А расположены коммутационные перемычки для подстройки силовой части передатчика на заданную несущую частоту передачи информации.

7. Подключение передатчиков.

Клеммы выхода передатчиков КП-А и КП-Б и клеммы их питания (~220 В) совмещены и подключаются к трансформаторам собственных нужд трансформаторных и распределительных подстанций со стороны низкого напряжения по схеме фаза-нуль либо фаза-фаза, рис. 4. Подключение аналоговых и дискретных датчиков производится в соответствии с рис. 5. Все аналоговые датчики подключаемые к передатчику КП должны иметь гальванически развязанный выход. В случае необходимости подключить датчики с негальванически развязанными от первичной цепи выходами, это производится через специальный модуль расширения РГ, обеспечивающий гальваническую развязку аналоговых сигналов. Дискретные входы передатчика КП имеют гальваническую развязку с напряжением изоляции ~1000 В, поэтому в подавляющем большинстве случаев не требуется специальных мер при подключении дискретных датчиков. Дискретные датчики, подключаемые к передатчику КП-А, должны быть организованы в виде матрицы, как показано на рис. 5 . Для расширения функциональных возможностей передатчика КП в нем предусмотрен канал связи последовательной передачи информации типа RS-485. К нему могут быть подключены специальные микропроцессорные модули расширения, рис. 6 . Для расширения входных аналоговых сигналов служит контроллер РА, расширения дискретных входов - РД, ввода информации со счетчиков электрической энергии - РЭ, анализа качества электроэнергии - РК.

8. Дополнительные модули.

Дополнительные модули не входят в стандартный комплект передатчика КП и поставляются по отдельному заказу. К дополнительным модулям относятся:


Модули предназначены для увеличения количества входных аналоговых и дискретных датчиков, а также для ввода информации со специальных устройств измерения, выходной сигнал которых не является либо аналоговым либо дискретным. К последним относятся микропроцессорные датчики качества электрической энергии а, также счетчики электрической мощности, выходным сигналом которых является либо электрический импульс либо канал связи типа ИРПС. Модули расширения ввода подключаются к передатчику КП через канал связи RS-485, кроме специального модуля расширения РГ, который подключается непосредственно к аналоговым входам.

8.1. Микропроцессорные модули ввода аналоговых сигналов.

Модули расширения предназначены для опроса сигналов аналоговых датчиков и передачи введенной информации через канал связи RS-485 в передатчик КП. Входы модуля не имеют гальванической развязки, поэтому для ввода информации с датчиков не имеющих гальванической развязки необходимо предварительно установить модуль РГ.

Модификации - РА.1 и РА.2.

Параметры модулей:
 
Количество аналоговых сигналов  
РА.1 8
РА.2 16
Диапазон аналогового сигнала, В 0 - 5
Разрядность 8
Питание, В  220, 50 Гц 
Исполнение IP51

8.2. Модули гальванической развязки аналоговых входов.

Модули расширения предназначены для гальванической развязки входных сигналов с аналоговых датчиков для ввода их в передатчик КП либо в модуль расширения. Модификации - РГ.1 и РГ.2. Параметры модулей:
Количество аналоговых сигналов  
РГ.1 8
РГ.2 16
Диапазон аналогового сигнала, В 0 - 5
Питание, В 220, 50 Гц
Исполнение IP51

8.3. Микропроцессорные модули ввода дискретных сигналов.

Модули расширения предназначены для опроса сигналов дискретных датчиков и передачи введенной информации через канал связи RS-485 в передатчик КП. Входы модуля имеют гальваническую развязку. Модификации - РД.1 и РД.2. Параметры модулей:
Количество дискретных сигналов  
РД.1 8
РД.2 16
Напряжение дискретного сигнала высокого уровня, В 48
Напряжение дискретного сигнала низкого уровня, В 2
Питание, В 220, 50 Гц
Исполнение IP51

8.4. Микропроцессорные модули ввода сигналов со счетчиков электрической мощности.

Модули расширения предназначены для опроса сигналов со счетчиков электрической мощности и передачи введенной информации через канал связи RS-485 в передатчик КП. Входы модуля имеют гальваническую развязку. Модули имеют в своем составе энергонезависимую память, предназначенную для хранения показаний счетчиков при отсутствии напряжения питания. С помощью данных модулей расширения, например, можно организовывать билинг счетчиков электрической мощности на уровне многоквартирного жилого дома. При этом один передатчик КП устанавливается на одну секцию дома (подъезд), а модули расширения - на каждом этаже рядом со счетчиками. Длина линии связи RS-485 по стандарту не менее 1400 м. Поэтому в данной конфигурации обеспечивается надежная передача информации до передатчика КП. Параметры модулей:
Количество входных сигналов  
РЭ-И.1 4
РЭ-И.2 8
Питание, В 220, 50 Гц
Исполнение IP51