Система автоматического управления электрической нагрузкой предприятия Советский патент 1984 года по МПК G05G15/02 H02J13/00 

Изобретение относится к электро энергетике, в частности к устройствам автоматического управления электри ческой нагрузкой. Известна система управления эле рической нагрузкой предприятий, вкл чающая в себя датчики, контролирующие параметры работы электроустано ки, линии связи, таймер, устройства приема и сбора информации и регуля Ры l . Недостатком данной системы явля ся отсутствие оптимизации графика загрузки предприятия. Не обеспечивается оперативное управление нагрузкой предприятия при вынужденно ее работе в часы максимальной нагрузки энергосистемы. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является си тема антоматического управления, электрической нагрузкой предприяти состоящая из устройств контроля энергии, каждое из которьк содержи 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 управ ления нагрузками, а также блок регистрации, входы которого подключе ны к внутренней информационной магистрали, причем входы прерывания макропроцессора соединены соответственно с выходами запроса прерыва ния от блоков регистрации, ввода первичной информации, пульта и б ка управления нагрузками, а выход предоставления прерывания микропро цессора подключен к входам квитирования прерывания этих же блоков и пульта 2. Однако структурный состав элементов известной системы не позволяет организовать взаимодействия между рассредоточенными устройствами при организации управления на объектах, удаленных друг от друга. Централизация обработки первичной информации и выработки управляющих сигналов затрудняет получение оперативной информации о режиме электропотребления на местах установки датчиком. При этом возникает погрешность исходных данных при управлении из-за отсутствия единого времени в рассредоточенных устройствах. Целью изобретения является повышение оперативности и точности в управлении электрической нагрузкой предприятия. Эта цель достигается тем, что в систему автоматического управления электрической на1рузкой предприятия, состоящую из устройств контроля энергии, каждое из которых содержит датчики учета электроэнергии и состояния технологических процессов, выходы которьк 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 прерывания микропроцессора, а в остальные устройства контроля энергии, вы полняющие функции локальных устройс введены блоки синхронизации, соединяющие синхровходь: таймеров с часто 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 диагра ма работы коммутатора. Устройство состоит из локальных устройство 1 контроля, датчиков 2 учета электроэнергии и состояния технологических процессов, блоков 3 ввода первичной информации, внутрен них информационных магистралей 4, микропроцессоров 5, блоков 6 памяти, пультов 7, блоков 8 ввода кон стант, таймера 9, блоков 10 регистрации, блоков 11 управления нагрузками, блоков 12 связи, общей двупро водной линии 13 связи, блока 14 синхронизации, центрального устройства 15 контроля энергии, пключающего в себя все перечисленные блоки кроме блока 14 синхронизации, а так задатчик 16 сигналов времени и автоматический коммутатор 17. Датчики 2, рассредоточенные по объектам, поставляют по собственным линиям связи первичную информацию о выработке или расходе электроэнергии, а также о состоянии технологических процессов. Блок 3 ввода первичной информации осуществляет непрерывное сканирование (опрос) датчиков 2 с цель вьювления изменения их состояний, о новременно фильтруя сигналы датчиков от возможных помех. При выявлении изменения состояния блок 3 выставляет запрос прерьшания, 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, вьщача и высокоимпедансное, т.е отключенное). Различают в информационной магистрали следующие шины: шину данных (ИД), щину адресов (ИА) шину управления (ЩУ) и ши-ну синхронизации (ШС). Центральным звеном при работе с магистралью является микропроцессор. Рассмотрим работу магистрали в случае обнаружения блоком 3 ввода информации момента срабатывания датчика. 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 ША адрес блока 3 и тот, получив его, на шинах данных выставляет адрес сработавиюго датчика. Получив сигнал предоставления прерывания от процессора, свидетельствующий о том, что запрос прерывания принят, блок 3 снимает запрос прерывания. Все устройства, подключеннь(е к информацион)юй 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 реализ овать 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 5 таты 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 уставок, границ, зон суток и т.д. Блок 8 ввода констант предназначен для ввода значений, характеризую1цих схему электроснабжения потребителя, характер технологического процесса, уставок для управления электропотреблением, задание программы обработки информации, поступающей от каждого датчика. Таймер 9 вырабатывает на своем вькоде 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 код если это требуется микропроцессору 5 или блоку 10 регистрации. Блок 10 регистрации представляет собой отображенно-документируюD(ee устройство, например электрическую пишущую машинку с устройством сопряжения. Блок 12 связей полнодуплексного типа.организует низкоскоростной слу жебный канал, направленный от центрального устройства контроля энергии к локальным устройствам контроля, а также создает среднескоростной информационный канал, направленный от локальных устройство контроля к центральному устройству контроля. Далее устройство связи с помощью несущей служебного канала 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 использовать одну и ту же двухпроводную линию 13 связ для обоих каналов. Блок 14 синхронизации выделяет несущую частоту служебного канала и синхронизирует ею местньй управляемый автогенерато 56 Блок синхронизации включает п себя (фиг. 2) гтоследонател1)Но соединенное полосовой фильтр 18, фа:ювыГ1 детектор 19, фильтр 20 нижних частот, местный управляемый лвтогенератор 21, пыход 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 фазовой автоподстройки частоты местного управляемого автогенератора 21, образованная соединенными в кольцо фазовым детектором 19, фильтром 20 нижних частот и местным автогенератором 21 . Фазовый детектор 19 на своем выходе вырабатывает напряжение, пропорциональное разности фаз между частотой служебного канала, поступающей 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 становится в точности равной несущей частоте служебного канала. Таким образом, блок синхронизации представляет собой известную замкнутую схему фазовой синхронизации. Задатчик 16 сигналов времени и автоматический коммутатор 17 содержатся только в центральном устройстве 15 контроля. Задатчик 16 времени представляет собой приемник сигналов единого времени, вьщеляющий 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 отсутствует, от генератора таймера 9. f Автоматический коммутатор 17 сострит (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 он имеет приор тет на удержание триггера п единично состоянии независимо от сигналов на С-входе триггера. Пусть в момент ti (фиг. 4, временная диаграмма pad ты автоматического коммутатора) на . вход а перестают поступать импульсы. Так как накопитель 23 всегда имеет самозаряд, то через некоторое время состояние триггера станет неустойчивым и он обратится в нуль импульсов по входу 8, записывающим в триггер логический уровеньD-входа, т.е. нуль. Комммутятор 25 вместо последовательности со рхода С1 в этом случае на выход пропустит последовательность со входа О . Это состояние сохраняется до тех пор, пока на входе а в момент i.2 не появится после довательность импульсов, заряжающая через буфер 22 накопитель 23, которы восстанавливает нормальную работу. Устройство работает следующим образом. Во всех устройствах блок ввода первичной информации при обнаружении срабатывания датчика выставляет прос на прерывание работы процессора и вектор прерывания в магистраль В качестве вектора используется адрес сработавшего датчика. Микропроцессор 5 обслуживает это прерывание за время заведомо меньшее, чем время через которое может поступить нопый адрес на прерывание от устройства 3 ввода. Так как пропуски информаци от датчиков недопустимы, то уровень (степень) прерывания микропроцессоре блоком ввода 3 наивысший, Согласно вектору прерывания блок 5вызьгаает подпрограмму обработки данного датчика, хранящуюся в блоке 6памяти и производит необходимые операции над данными, относящимися к опрашиваемому датчику. Во время обслуживания запроса датчика микропроцессор 5 пользуется данными с времени этого события от TaiiMcpa 9 , через магистраль 4. Микропроцессор 5 вычисляет все вторичные параметры потоков информации от датчиков и контролирует уровень потребления энергии, если прогноз последнего превышает допустимый предел, то микропроцессор 5 через магистраль 4 выдает команду блоку 11 управления нагрузками на отключение наименее приоритетной группы нагрузок, о чем процессор оповещается по линии готовности .блока управления нагрузками. Центральное устройство контроля периодически посредством блока 12 связи по служебному каналу запрашивает информацию у любого из локальных устройств с вьтработке или потреблении энергии по группам совместимых датчиков. Получив запрос блок 12 связи выбранного локального устройства Г контроля выводит свой микропроцессор 5 в прерывание, который предоставляет блоку 12 связи выбрать приращение энергии п группах датчиков за измерительньп интервал либо ттолные сведения о содержимом регистра технического учета в зависимости от вида переданного запроса. Блок 12 связи запоминает полученные данные, преобразует их в формат.сообщения и выдает 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 локального устройства контроля энергии подключенного к нему. Предлагаемое устройство по сравнению с извест(1им обладает свойством наращиваемости, т.е. позволяет при необходимости охватить большой круг потребителей с минимальными кабельными затратами; децентрализация обработки информации управления нлгру- ками позволяет по сравнению с прототипом исп(5льзовать оперативную информацию не только на центральном пункте ее обработки, но и и нсчюсредстпенной близости от энергоемких обт,ектов; повышается надежность сохранения информации о расходе энергии, так как в отличие от прототипа дпнн1 1е о расходе энергии хранятся не только в центральном устройстве обработки,но и в локальных устройства; устройство позволяет энер1осбыту э(;)фективно проводить контроль и управление электропотреблением при введении ограничений в аварийных ситуациях. Экономический эффект от внедрения изобретения образуется за счет повышения точности учета путем введения

единого времени; расширения оператив-l ного контроля потребления энергии путем децентрализации устройств обработки; снижения мощности нагрузки

вчасы пик энергосистемы за счет one- 5 госбыта.

ративного контроля и управления электропотреблением; возможности ведения телеметрического контроля за режимом электропотребления со стороны энерSxo5 I

ZO

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.

Фмг.2

Фмг.5

BAod /

Вмд2 Uc