Устройство для управления электропотреблением предприятия Советский патент 1986 года по МПК H02J13/00 

потреблением и повышает оперативност управления электропотреблением предприятия. При создании автоматизированного 1с.омпле-кса управления злектро потреблением согласно изобретению одно из устройств назначается центральным. Устройство следующего уровня являются центральными для устройств следующих за ним и т.д. Каждое из устройств выполняет локальные функции по опросу датчиков расхода электрической энергии 1 и контролю датчиков технологических процессов 2. В оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) решающего блока 6 запоминается информация о состоянии каждого из датчиков. По сигналам датчиков технологических процессов 2 и по заданному программным блоком 1I алгоритму осуществляется выработка управляющих сигналов, обеспечивающих внепиковый режим работы потребителей. Выработанные в решаюИзобретение относится к электро- знергетике, в частности к устройствам контроля и управления электропотреблением.

Цель изобретения - расширение функ1.гионалыС)х возможностей путем обеспечения возможности создания гибких автоматизированных комплексов управления злектропотреблением.

Па фиг, 1 представлена структурная ехема устройства для управления элек гропотреблением предприятия; на 2 схема автоматизированного комплекса управления электропотреблением. .

Устройство для управления электропотреблением предприятия (фиг. 1) содержит датчики -1 расхода электрической энергии, датчики, 2 технологических процессов, которые включены в узлы матр1 цы размером тхп, на шины m которой включены выходные усилители 3, представляюпще собой транзис- торные ключи, коллекторные выходы ко тор ых подключены к шинам m матрицы. Шины п матрицы подключены к входным

щем блоке 6 сигналы поступают в блок управления приводами 9 на соответ- ствуюш;ие схемы автоматизации и регуляторы. В часы максимумов энергосистемы центральное устройство при необходимости автоматически перераспределяет лимиты злектропотреб- ления между устройствами нижестоящего уровня за счет того, что устройства могут работать в режиме приема и передачи информации. Для этого устройство содержат узел при- ем:а и передачи данных включающий приемопередатчик .12, кодер-модулятор 13, блок синхронизации 14, синтезатор 15, генератор тактовых импулсов 16, блок согласования с линией связи 18, компаратор уровня несущей частоты 22, фррмирователи входного сигнала 21 и границ входного сигнала 24, фазовый корректор 25, демодулятор 26 и декодер 27. 2 ил.

формирователям 4, представляющим собой триггеры Шмитта, выходы которых подключе,ны к блоку 5 информации, представляющему собой параллель- ный адаптер связи, состоящий из входных и выходных регистров и логических схем управления. Выходы блока 5 приема информации подключены к выходным усилителям 3 и к решающему блоку 6, выходы которого подключены к блоку 5.приема информации и к блоку 7 согласования, представляющему собой параллельный адаптер связи. Выходы блока 7 согласования подключены к блоку 8 индикации и сигнализации, к блоку 9 управления приводами и с пульту 10 управления, выходы которого подключены к блоку 7 согласования, выходы которого подключены

к решающему блоку 6, выходы которого подключены к программному блоку 11, представляющему собой постоянное или перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство. Выходы программного блока 11 подключены к решающему блоку 6, к которому по7дключен

3

приемопередатчик 12, состояи1ий из бферных регистров ввода-вывода, регистров приемника и передатчика, выходных формирователей и логических схем управления. Выход передатчика приемопередатчика 12 подключен к информационному входу кодера-модулятора 13. Выход Запрос приемника терминала приемопередатчика 12 подключен к входу начальной установки блока 14 синхронизации и к входу начальной установки синтезатора 15. К входу управления выходом синтезатора 15 подключен выход кодера-модулятора 13, подключенный также к входу управления блока 14 синхронизации, к входу опорной частоты которого подключен выход генератора 16 тактовых импульсов. Первый выход блока 14 синхронизации подключен к входу синхронизации передатчика приемопередатчика 12, второй и третий выходы блока 14 синхронизации подключены соответственно к входу синхронизации и к входу начальной установки кодера-модулятора 13, четвертый выход блока 14 синхронизации подключен к входу синхронизации синтезатора 15, выход которого подключен к входу усилителя 17 передачи, подключенному к блоку 18 согласования с линией связи. Выход блока 18 согласования с линией связи подключен к входу фильтра 19, выход которого

подключен к входу усилителя 20- приема, выход которого подключен к входу формирователя 21 входного сигнала и к входу компаратора 22 уровня несущей частоты, выход которого подключен к входу Готовность приемника терминала приемопередатчика 12 и к второму входу начальной установки блока 23 запуска, к первому входу начальной установки которо го подключен выход Запрос приемника терминала приемопередатчика 12. Выход формирователя 21 входного.сигнала подключен к входу формирователя 24 границ входного сигнала, выход которого подключен к входу синхро- низации блока 23 запуска и к входу подстройки фазового корректора 25, к входу опорной частоты которого подключен выход генератора 16 тактовых импульсов. Выход формирователя 21 входного сигнала подключен к информационному входу демодулятора 26; Выход фазового корректора 25 под

10

15

25

2045 50 55

2462464

ключен к входу синхронизации демодулятора 26 и к входу синхронизации декодера 27, выход сопровождения и информационный выход которого подключены соответственно к входу синхронизации приемника и к входу приемника приемопередатчика 12. Информационный вьтход демодулятора. 26 подключен к информационному входу декодера 27. Прямой выход блока 23 запуска подключен к входу начальной установ- . ки фазового корректора 25, к первому входу начальной установки демоду- лятора 26 и к первому входу начальной установки декодера 27. Инверсный выход блока 23 запуска подключен к второму входу начальной установки демодулятора 26 и к второму входу начальной установки декодера 27.

Элементы 3-11 устройства входят в состав узла 28 сбора и обработки данных. Элементы 12-27 устройства входят в состав узлов 29.1,...,29п приема и передачи данньк, а выход блока 18 согласования с линией связи подключен к линии 30.1,..., ЗОп связи.

На фиг. 2 показан пример построения схемы трехуровневого иерархического автоматизированного комплекса управления электропотреблением предприятия (промьшшенного предприятия, предприятия электрических сетей, района электрических сетей, энергосис- темы). Комплекс построен на базе однородных устройств, выполненных по схеме, представленной на фиг. 1. Причем число уровней может быть больше трех. Устройства оконечных уровней (в данном примере первого и третьего) содержат по одному узлу 29.1 приема и передачи данных, а устройства промежуточных уровней (в данном примере второго уровня) содержат по два узла 29.1 и 29.2 приема и передачи данных.

30

35

40

Устройство работет следующим образом.

Каждый датчик 1 расхода электроэнергии вьщает импульс, соответствующий определенному количеству энергии. Энергетический вес импульса определяется коэффициентом трансформации трансформаторов тока и напряжения.

Каждый датчик 2 технологического процесса несет информацию о состоянии потребителя электрической энергии (например, Включен или Выключен потребитель, Пустой, и Заполнен

rwiiK(;), Нижний или Верхний уровень Ж11ДКОСТИ в резервуаре и др.).

По заданному в программном блоке 11 алгоритму решающий блок 6 про- изводр т опрос состояния датчиков 1 расхода электрической энергии и датчиков 2 технологических процессов. Решающий блок 6 через блок 5 приема информации подключает один из выходных усилителей 3 к одной из шин га, в результате к блоку 5 приема информации через входные формирователи 4 подключается срезу п датчиков. С приходом сигнала прерывания решающий блок подключает следующий усилитель 3 блока. В результате опрашиваются следующие п датчиков и т.д. После опроса последней группы, состоящей из п датчиков, цикл опроса повторяется. Таким образом, за m тактов прерывания опрашиваются m х п датчиков расхода электрической энергии и датчиков технологических процессов.

В оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) решающего блока 6 запоминается информация о состоянии калодого из опрашиваемых датчиков. Так как входные сигналы могут быть искажены помехами, то в ОЗУ запомина ется информация на протяжении нескольких циклов опроса датчиков. Считается, что датчик расхода электрической энергии выдает импульс, если решающий блок встречает некоторую комбинацию входных сигналов (например, 0011 или для повышения достоверности приема информации может быть задана другая комбинация например, 00000000). Для контроля состояния датчиков технологических процессов задаются другие кодовые комбинации (например, 11,00 или 111,000 и др.).

В .конце каждого цикла опроса дат , чиков производится сдвиг информации При этом информация старшего разряда стирается, а ячейка младшего разряда подготавливается для приема информации о состоянии датчика в новом 1ц-1кле опроса.

По заданному программньп«1 блоком 1 1 алг оритму решающий блок 6 ведет программный таймер и календарь с вы работкой меток Конец секунды, Конец минуты, Конец получаса, Конец часл, Конец суток и Конец мес яцл.

По сиг налам датчиков 2 технологических процессов и по захт,анному программным блоком алгоритму осуще- ствляется выработка управляющих сигналов, обеспечивающих внепиковый режим работы потребителей, а также принудительное включение этих потребителей в периоды технологических

спадов нагрузки (если позволяет технологический процесс предприятия). Выработанные в решающем блоке 6 сигналы черв з блок 7 согласования поступают в блок 9 управления на соответствующие потребителям схемы автоматизации, регуляторы и коммутационные устройства.

Данные, поступающие с датчиков 1 расхода электрической энергии, утчножаются на коэффициенты, хранящиеся в программном блоке 1 1 и соответствующие определенной цене входного импульса (с учетом коэффициентов трансформации трансформаторов тока и

напряжения). Полученные данные суммируются с ранее накопленной информацией. В ячейках памяти ОЗУ хранится информация о расходе электрической энергии по каждому каналу в. течение

заданных промежутков времени. Кроме того, входные данные объединяются в группы с учетом знака (потребляемая или отдаваемая энергия) согласно признакам, хранящихся в программном

блоке. Объединенная в группы информация о расходе электроэнергии хранится в ОЗУ в течение циклов времени, задаваемых алгоритмом обработки входных данных.

В периоды максимумов нагрузки энергосистемы формируются данные о 30-минутном расходе электрической энергии (Р: ), а-также предыстория о расходе электроэнергии для обеспечения прогноза электропотребле}1ия.

В решающем блоке 6 сформированные данные сравниваются с заданнь1ми величинами PI и в случае Р -Pj О информация через блок 7 сог.часования поступает на блок 8 индикации и сигнализации.

Кроме того, в часы максимумов на- гр.узки энергосистемы по заданному алгоритму вычисляется прогнозное значе- ние электропотребления на конец контролируемого интервала (P;f ). В решающем блоке 6 результат прогноза сравнивается с заданной величиной н Р

случае информация через бл 7 согласования поступает на блок 8 индикации и сигнализации. Решающий блок 6 по заданному в программном блоке 11 алгоритму производит выбор потребителей, за счет которых снижается электропотребление. Выбор потрбителей производится с учетом их состояния, информация о котором пос- тупает с датчиков технологических процессов. Сигналы на отключение потребителей поступают в блок 8 управления приводами, который вырабатывает управляющие воздействия на потребители.

Пульт 10 управления в устройстве служит для ввода ОЗУ рещающего блока 6 заданных величин, таких как заjf.

данная мощность Pj , время начала и окончания периодов, максимума энергосистемы, а также для вызова на индикацию информации об электропотреблении предприятия.

Работа устройства в режиме пере- дачи информации.

По командам решающего блока 6 осуществляется выбор одного из приемопередатчиков 12. По заданному в программном блоке 11 алгоритму решаю- щий блок 6 осуществляет программирование приемопередатчика. 12 на выбранный режим работы. Решающий блок 6 через приемопередатчик 12 проверяет наличие несущей частоты в линии связи (выход компаратора 22 уровня несущей частоты). Если в линии связи отсутствует несущая частоты, то решающий блок 6 переключает приемопередатчик 12 в режим передачи инфор мации, в результате на выходе передатчика приемопередатчика устанавливается сигнал логической 1, а сигналом Запрос приемника терминала приемопередатчик 12 деблокирует блок 14 синхронизации и синтезатор 15. Так как на информационном входе кодера-модулятора 13 присутствует сигнал логической 1, то с приходом сигнала с выхода блока 14 синхронизации кодер-демодулятор 13 устанавливается в состояние логической 1.

Следуюпщм сигналом блок 14 синхронизации устанавливает кодер-моду- лятор 13 в исходное состояние. Работой блока 14 синхронизации управляет генератор 16 тактовых импульсов.

с в.1ходл которого поступает частота, кратная несущей частоте nf . Выходной сигнал блока 14 синхронизации управляет работой синтезатора 15, на выходе которого синтезируется синусоидальный сигнал, частота которого равна СНРО устройстве принят принцип передачи информации с относительной фазовой модуляцией, то при нулевом передаваемом сигнале изменение фазы равно нулю, а при передаче единичш 1х сигналов изменение фйзы равно 180 , что задается уровнем выходного сигнала кодера- модулятора 13. Для уменьшения ширины спектра передаваемого сигнала при передаче единичных сигналов синтезатор формирует сопрягающий сигнал (синусоидальную полуволну, длительность которой в два раза больше длительности сигнала с частотой f, ).

Выходной сигнал синтезатора 15 через усилитель 17 передачи и блок 1 согласования с линией связи поступает в линию связи. Формат передаваемого слова записан в программном блоке 11. Решающий блок 6 заносит в параллельном коде данные заданного формата в приемопередатчик 12. В результате на выходе передатчика приемопередатчика 12 формируется старт-бит и последовательный поток символов, в конце которого формируется стоп-бит. Каждая передаваемая кодовая посылка сопровождается служебными битами (старт-бит и стоп- бит) .

Тактирование передачи информации осуществляется выходным сигналом блока 14 синхронизации, поступающим на вход приемопередатчика 12.

После передачи заданного количества информации, что определяется алгоритмом, записанным в программнйм блоке 1 1 , решаюш ий блок 6 переключает приемопередатчик 12 в режим приема информации, в результате блокируется блок 14 синхронизации и синтезатор 15 и выдается разрешающий сигнал на блок 23 запуска.

Работа устройства в режиме приема информации.

Решающий блок 6 через приемопередатчик 12 контролирует наличие несущей частоты в линии сиязи, которая поступает с линии через блок 18 согласования с лишгем У и последовательно соединенные фильтр 19 и -усилитель 20 приема на компаратор 22 уровня несущей частоты и далее на вход приемопередатчика 12 и блока 23 запуска,

С выхода усилителя 20 приема инфор поступает на вход формирователя 21 входного сигнала, где преобра- зуеч ся в прямоугольные импульсы, которые поступают на формирователь 24 гранид входного сигнала и демодулятор 26.

Формиров {тель 24 границ входного сигнала формирует короткие 1 1мпульсы по границам входного сигнала, которы включают блок 23 запуска, В результате деблокируются фазовый корректор 25, демодулятор 26 и декодер 27,

Работой фазового корректора 25 управляет генератор 16 тактовых импульсов, с выхода которого поступает частота, кратная несущей частоте

nf

нес

На выходе фазового корректора 25 появляются импульсы, управляющие работой демодулятора 26 и декодера 27, частота которых у7ке синхронизирована с частотой входных сигналов t

С выхода формирователя 21 входных сигналов информация поступает на вход демодулятора 2.6 и далее декодера 27, где восстанавливается к исходному ее виду и поступает в приемопередатчик 12, С приемопередатчика 12 информация поступает в решающий блок 6 для дальнейшей ее обработки, Кроме torOj выходом сопрово:ждения декодера 27 синхронизируется работа приеьюпередатчика 12.

Работа устройства в составе автоматизированного комплекса управления электропотреблением, представленного на фиг, 2.

В данном комплексе одно из устройств назначается центральным, в частности устройство третьего уровня Устройства второго уровня являются центральными для устройств первого уровня. Каждое из устройств выполняет локальные функи51И в соответствии с ранее рассмотренными принципами работы. Каждому из устройств всех уровней присваивается свой адреСд которьпЧ записывается в программный блок 11 (фиг. 1).

Ини1р- атива на запрос информации принадлежит устройствам вьшгестоящи :

0

5

5

0

.

0

5

0

5

уровней. Устройства нижестоящих уровней бзз запроса передают информацию лишь об аварийных ситуациях (например, неисправность датчика, неисправность линии связи)

Устройство, вышестоящего уровня вырабатывает адрес опрашиваемого периферийного абонента. Адрес будет, принят всеми подключенными абонентами, но в диалог вступит тоочько опрашиваемый абонент. После этого вырабатывается адрес массива опрашиваемой информации данного або-нента. В конце информационной посылки вырабатывается код окончания массива передаваемой информации. Далее вырабатывается а,г;рес опроса с.пед, периферийного абонента и т,д.

По сигналам, передаваемым центральным устро.йством, производится корректировка программных таймеров устройств нижестоящего з Ровня,

В часы максимумов энергосистемы центральное устройство при необходимости а.втоматически перераспределяет лимиты электропотребления между устройствами нрскестоящего уровня, повьплая,. такш 1 образом, оперативность уЕ;равления злектропотреблением.

Повышение экономической эффективности обеспечивается за счет расширения функциональных возможностей путем обеспечения возмозкности создания гибких автоматизированньЕг. комплексов управления электропотреблением, что позволяет эконо.ить каналы связи при создании сети взаимодействующих устройств управления электропотреблением и повьшшет оперативность управления электропотреблением предприятия,

Ф о р м у л а - и 3 о б р е т е и и я

Устройство для управления злек- тропотреблением предприятия, содержащее блок: приема информации, подключенный к шинам входгалх сиг налов и к решающем:у блоку, который связан с программШ)3.1 блоком и блоком согласования, выходы которого подключены к входам блока управления приводами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности создания гибких автоматизированных комплексов управления электропотребленнем, в него введен по крайней мере один узел приема и передачи данных, содержащий приемопередатчик, Запрос приемника терминала кодер-модулятор, блок синхронизации, синтезатор, генератор тактовых импульсов, усилитель передачи, блок согласования с линией связи, фильтр, усилитель приема, компаратор уровня несущей частоты, формирователь входного сигнала, формирователь границ входного сигнала, фазовый корректор, блок запуска, демодулятор, и декодер

причем решающий блок связан с приемо передатчиком, выход передатчика которого подключен к информационному входу кодера-модулятора, выход указанного приемопередатчика подключен соответственно к входу начальной ус- тановки блока синхронизации, к первому входу начальной установки блока запуска и к входу начальной установки синтезатора, к входу управления выходом которого подключен выход ко- дера-модулятора, подключенный также к входу управления блока синхронизации, к входу опорной частоты которого подключен выход генератора тактовых импульсов, первый выход блока синхронизации подключен к входу синхронизации передатчика приемопередатчика, второй и третий выходы блока

: синхронизации подключены соответственно к входу синхронизации и к вход начальной установки кодера-модулятора, четвертый выход блока синхронизации подключен к входу синхронизаци синтезатора, выход которого подключен к входу усилителя передачи, подключенному к блоку согласования с линией связи, подключенному к

лиаик , :.;;ыхолт блока согласования с линией связи подключен к вхп- ду фильтра, выход которого подключен к входу уснл1 теля приема,, выход, которого подключен к входз формирователя входного сигнала и к входу компаратора уровня несущей частоты, вы- .ход которого подключен соответственно к второму входу начальной установки блока запуска и к входу Готовность приемник - тер сшала приемопередатчика, выход форг.Ш рователя входного сигнала подключен к информационному входу демодулятора и к входу формирователя границ входного сигнала, выход которого подключен со ответственно к входу синхронизации блока запуска и к входу подстройки фазового корректора, к входу опорной частоты которого подключен выход ген ратора тактовых импульсов, выход фазового корректора подключен соответсвенно к входу синхронизащ и декодера и к входу синхронизации демодулятора информационный выход которого под- ключен к информационному входу декодера, выход сопровождения и информационный выход которого подключены соответственно к входу синхронизации приемника и к входу приемника приемопередатчика, прямой выход блока запука подключен к входу начальной уста- новки фазового корректора., к первому входу начальной установки демодулятора и к первом входу начальной установки декодера, а инверсньй выход блока запуска подключен к вто- роьгу входу начальной установки демодулятора и к второму входу : начальной установки декодера.

««nwwп,,- яа.„ в-« «пя вям «иг «(«л .еле |д,д, -, (ИМИ-«няне .-.1

7-W уро Вгнь .J

ЩОО ШШ i

-. -,„ I Iи --|- 1 I

illill 11 It

фффXpvl vwvvl

|ai«3.iniiii.BiJl..ii4fi. ... .|Д|ЧцтаИ|ДcHiMtI Дм« g- iTTai fiH «iiiii№imiHnlii..

L 25 ™ L 2;, J « 3EZ H dHZ t С 2.3-0 I 1ЖЕ13

.HI.ut.lyilHMHin,ulBaiimi ja д.- ii Jf- 4i t«Jfnirniiir- ni LMiiTbiiVifr i il nimjR

Д,

Г

ML

2-й уровень

r-JEIZ3E С„ 29.

г .

,«..,&..„,

2( e ® 9 I 2(

о

i

50.2

J

1 I I I

2i.rj

™.r «iuMm..WV.a.

2Я

,ij

1.

.-MPP..L Фиг. Z

Редактор A. Ворович

Составитель К„ Фотика. Техред М.Ходанрм

Заказ 4014/49 Тираж 612Подписное

ВНИИИ1 Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб... д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М, Ма:ксимишинец

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в устройствах контроля и управления электропотреблением. Изобретение обеспечивает возможность создания гибких автоматизированных комплексов управления электропотреблением, что позволяет экономить каналы связи при создании сети взаимодействующих устройств управления электро1..Ш а..э1 (Л зс ±L I Г, r -4-J-, пг ю LLJ I I I J 1 t J-, пг ю LWJ I I I J и to 4; О) tc 4 Од