Система автоматического управления электрической нагрузкой предприятия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧ 1.СНЫХРЕСПУБЛИК 091 111) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР00 ДКЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 07.09.84. Бюл. Мф 33 (72) В.Ф.Антоневич, А.Л.Гуртовцев, М.Е,Гурчик и Е.П.Забелло (71) Белорусский филиал Государственного научно-исследовательского энергетического института им. Г.М.Кржижановского(56) 1. Авторское свидетельство СССР Яф 448434, кл. С 1 05 В 15/02, 19712, Авторское свидетельство СССР В 805472, кл. Н 02 Э 13/00, 1979 (54)(57) СИСТЕМА 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 прерывания микропроцессорами подключен к вхоз сщ С 05 6 1 5 /02Н 02 7 1 3 /00 дам квитирования прерывания этихже блоков и пульта, о т л и ч а -ю щ а я с я тем, что, с целью повышения оперативности и точностив управлении электрической нагрузкойпредприятия, в каждое устройствоконтроля энергии введены блок связи,подключенный к внутренней информационной магистрали, причем выход запроса прерывания каждого из блоковсвязи, которые объединены дополнительно введенной общей двухпроводнойлинией, подключен к первой дополнительной линии прерывания микронроцессора, а дополнительный вход предоставления прерывания соединен свыходом квитирования прерыванияблока связи, разрешающий выход пульта соединен с разрешающим входомблока управления нагрузками, приэтом в одно из устройств контроляэнергии, выполняющее функции центрального устройства, дополнительно введены задатчик сигналов зремени и коммутатор, входы которогосоединены с выходом таймера и выходомметок эадатчика сигналов времени,другой выход которого соединен ссинхровходом таймера и блока связи,а выход коммутатора соединен с второй дополнительной линией прерывания микропроцессора, а в остальныеустройства контроля энергии, выполняющие функции локальных устройств,введены блоки синхронизации, соединяющие синхровходы таймеров с частотными выходами блоков связи.Изобретение относится к электроэнергетике,в частности к устройствамавтоматического управления электрической нагрузкой.Известна система управления электрической нагрузкой предприятий, включающая в себя датчики, контролирующие параметры работы электроустановки, линии связи, таймер, устройстваприема и сбора информации и регулято ОГЗНедостатком данной системы является отсутствие оптимизации графиказагрузки предприятия. Не обеспечивается оперативное управление нагрузкой предприятия при вынужденнойее работе в часы максимальной нагрузки энергосистемы.Наиболее близкой по техническойсущности к изобретению является сис щтема автоматического управленияэлектрической нагрузкой предприятия,состоящая из устройств контроляэнергии, каждое из которых содержитдатчики учета электроэнергии и состояния технологических процессов,выходы которых подключены к блокуввода первичной информации, выходкоторого подключен к внутреннейинформационной магистрали, и объе- ЗО диненные ею микропроцессор, блокпамяти, 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 1и пульта 21.45Однако 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 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 уп.равлении электрической нагрузкойпредприятия,Эта цель достигается тем, чтов систему автоматического управления электрической нагрузкой предприятия, состоящую из устройствконтроля энергии, каждое из которыхсодержит датчики учета электроэнергии и состояния технологических процессов, выходы которых подключенык блоку ввода первичной информации,выход которого подключен к внутренней информационной магистрали, иобъединенные ею микропроцессор, блокпамяти, пульт и таймер, блок управления нагрузками, а также блок регистрации, входы которого подключены к внутренней информационноймагистрали, причем входы прерывания микропроцессора соединены соответственно с выходами запроса прерывания блоков регистрации, вводапервичной информации, пульта и блока управления нагрузками, а выходпредоставления прерывания микропроцессора подключен к входам квитирования прерывания этих же блокови пульта, в каждое из устройствконтроля энергии введены блок связи.подключенный к внутренней информационной магистрали, причем выходзапроса прерывания каждого из блоков связи, которые объединены дополнительно введенной общей двухпроводной линией, подключен к первойдополнительной линии прерывания микропроцессора, а дополнительный выход предоставления прерывания соединен с выходом квитирования прерывания блока связи, разрешающийвыход пульта соединен с разрешающим входом блока управления нагрузками, при этом в одно из устройствконтроля энергии, выполняющее функции центрального устройства, дополнительно введены задатчик сигналоввремени и коммутатор, входы которогосоединены с выходом таймера и выходом меток задатчика сигналов времени, другой выход которого соединенс синхровыходом таймера и блока связи, а выход коммутатора соединен свторой дополнительной линией преры1112 50 3вания микропроцессора, а в остальные устройства контроля энергии, выполняющие функции локальных устройств,введены блоки синхронизации, соединяющие синхровходы таймеров с частот 5ными выходами блоков связи.На фиг. 1 представлена структурная схема системы автоматическогоуправления электрической нагрузкойпредприятия; на фиг. 2 - блок синхронизации, пример выполнения; нафиг. 3 - коммутатор, пример выполнения; на фиг. 4 - временная диаграм.ма работы коммутатора.Устройство состоит из локальныхустройство 1 контроля, датчиков 2учета электроэнергии и состояниятехнологических процессов, блоков 3ввода 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 14синхронизации, центрального устройства 15 контроля энергии, включающего в себя все перечисленные блоки,кроме блока 14 синхронизации, а таккозадатчик 16 сигналов времени и автоматический коммутатор 17,Латчики 2, рассредоточенные пообъектам, поставляют по собственным линиям связи первичную информацию о выработке или расходе элект 35роэнергии, а также о состоянии технологических процессов.Блок 3 ввода первичной информации осуществляет непрерывное ска 40нирование (опрос) датчиков 2 с цельювыявления изменения их состояний, од.новременно Фильтруя сигналы датчиков от возможных помех. При выявлении изменения состояния блок 3 вы 45 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 (ИЛ), шину адресов (ИА) 345 4 шину управления (11 У) и шину синхронизации (ШС). Центральным звеном при работе с магистралью является микропроцессор.Рассмотрим работу магистрали в случае обнаружения блоком 3 ввода информации момента срабатывания дат чикаВ 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 3ввода 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. 11 олучив 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 осуществляетвсе логические и арифметическиеоперации внутри устройства контроля,работая по программе, содержащейсяв блоке 6 памяти. Блок 6 памяти представляет собой оперативное и постоянное запоминающее устройство с единой системой адресации 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 результаты обработки поступившей 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, посту. пающей от каждого датчика. 1 О 15 30 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 1 О 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 среднеско 40 ростной информационный канал, направленный от локальных устройство контроля к центральному устройству контроля. Далее устройство связи с помощью несущей служебного канала45 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 нключает н сеоя (Фиг. 2 г последовательно соединенное полссоной 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 частоту 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, 1пропорциональное 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 1 б сигналов времени и автоматический коммутатор 17 содержатся только в центральном устройстве15 контроля.Задатчик 1 б 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 1 б 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 а через буфер 22 заряжает накопитель 23 до уровня логической единицы, Так как накопитель 23 подключен к установочному входу триггера, то оц имеет приоритет ца удержание триг 1 ера в единичном состоянии независимо от сигналов цд С -входе триггера. Пусть в момент(Фиг. 4, временная диаграмма работы автоматического коммутатора) на вход Д перестают поступать импульсы, Так кдк накопитель 23 всегда имеет самозаряд, то через некоторое время состояние триггера станет неустойчи О вым и он обратится в нуль импульсов по входу 3, записывающим в триггер логический уровень 1)-входа, т.е.нуль.Комммутатор 25 вместо последоцательности со входа О в этом случаена выход пропустит последовательность со входа 3 . Это состояние сохраняется до тех пор, пока на входе О в момент 12 не появится после довательность импульсов, заряжающаячерез буфер 22 накопитель 23, которыйвосстанавливает нормальную работу.Устройство работает следующим образом. 25Во всех устройствах блок вводапервичной информации при обнаружении срабатывания датчика выставляет запрос на прерывание работы процессора и вектор прерывания в магистраль 40В качестве вектора используется адрес сработавшего датчика, Микропроцессор 5 обслуживает это прерываниеэа время заведомо меньшее, чем время,через которое может поступить новыйадрес на прерывание от устройства3 ввода. Так как пропуски информацииот датчиков недопустимы, то уровень(степень) прерывания микропроцессораблоком ввода 3 наивкший,40Согласно вектору прерывания блок5 вызывает подпрограмму обработкиданного датчика, хранящуюся в блоке6 памяти и производит необходимыеоперации над данными, относящимисяк опрашиваемому датчику. Во времяобслуживания запроса датчика микропроцессор 5 пользуется данными свремени этого события от тдимера 9,через магистраль 4.50Микропроцессор 5 вычисляет все вторичные параметры потоков ицформа.ции от датчиков и контролирует уровень потребления энергии, если прог.ноз последнего превышает допустимый 55 предел, то микропроцессор 5 через магистраль 4 вьщдет команду блоку 11 управления нагрузками на отключение наименее приоритетной группынагрузок, о чем процессор оповсщдется по линии готовности .блока управления нагрузками. 1 ентральное устройство контроля периодически посредством блока 12 связи по служебному каналу запрашивает информацию у любогоиз локальных устройств с выработкеили потреблении энергии по группдмсовместимых датчиков.Получив запрос блок 12 связи выбраиного локального устройства 1 контроля выводит свой микропроцессор5 ц прерывание, который предостдвлястблоку 12 связи выбрать приращениеэнергии в группдх датчиков за измерительный интервал либо иопные сведения о содержимом регистра технического учета в зависимости от видапереданного запроса. Блок 12 связизапоминает полученные ддццые, преобразует их в формат.сообщения н вьщдетих по линии 13 связи. Микропроцсссор5 пользуется как полученной по линии13 информацией, тдк и информацией,полученной в результате обработкидатчиков 2, 1 ентральцое устройство 15по результатам обработки полученнойинформации может задавать тот илииной режим по управлению электрической нагрузкой любого локального устроиствд контроля энергии подключенного к нему,Предлагаемое устройство по срдвнению с известьчпк обладает свойствомнаращиваемости, т,е, позволяет принеобходимости охвдтит большой кругпотребителей с минимальными кабельными здтрдтдми; децецтрдлиздцин обработки инФормации управления цдгрузкдми позволяет по срдвнцию с прототипом испольэовать оперативную информацию це только нд цс цтрдльномпункте ес обработки, но и и цс посредственной близости от энергоемких объектов; повышается надежность сохранения информации о расходе энергии,тдк кдк в отличие от прототипа данныео расходе энергии хранятся це толькон центральном устройстве обрдботки,нои в локальных устройства; устройствопозволяет эцергосбыту эффективно проводить контроль и управление электропотреблением при введении ограниченийв аварийных ситудциях.Экономический эффект от внедрения изобретения образуется за счет повышения точности учета путем введенияединого времени; расширения оперативного контроля потребления энергии,путем децентрализации устройств обработки; снижения мощности нагрузкив часы пик энергосистемы за счет оперативного контроля и управления электропотреблением; возможности ведения телеметрического контроля за режимом злектропотребления со стороны энергосбыта.112345 и г.5 ыяоЮ сно ал ППП "Патент огород, ул.Проектная Рог. ФВЮВШИ Заказ 6458/33 Тираж 841