Τηλεμηχανοποίηση ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων

Σκοπός των τηλεμηχανικών συσκευών είναι η παρακολούθηση και ο έλεγχος του τρόπου λειτουργίας των διάσπαρτων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων από ένα κεντρικό σημείο, το οποίο ονομάζεται σημείο αποστολής (DP), όπου βρίσκεται ο αποστολέας υπηρεσίας, του οποίου οι λειτουργίες περιλαμβάνουν λειτουργικές επιπτώσεις σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Οι τηλεμηχανικές συσκευές υποδιαιρούνται σε συστήματα τηλεσηματοδότησης (TS), τηλεμετρίας (TI), τηλεχειρισμού (TU) και τηλεχειρισμού (TR).

Το σύστημα του οχήματος μεταδίδει σήματα εντοπισμού αντικειμένων καθώς και σήματα έκτακτης ανάγκης και προειδοποίησης από το ελεγχόμενο σημείο (CP) στο DP.

Το σύστημα TI μεταδίδει ποσοτικά δεδομένα σχετικά με την κατάσταση του διαχειριζόμενου αντικειμένου στο DP.

Σύστημα τηλεχειρισμού Το TU μεταδίδει εντολές ελέγχου από το DP στο CP. Το σύστημα TR μεταδίδει εντολές ελέγχου από το DP στο KP.

Τα σήματα από το DP στο CP μεταδίδονται μέσω κανάλια επικοινωνίας (CC)… Καλωδιακές γραμμές (καλώδια ελέγχου, καλώδια τηλεφώνου κ.λπ.), Γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος (εναέριες γραμμές HV, δίκτυο διανομής N.N., κ.λπ.) και ειδικές γραμμές επικοινωνίας (ρελέ ραδιοφώνου κ.λπ.).

Η διαδικασία μετάδοσης σήματος φαίνεται στο Σχ.1, όπου το IS είναι μια πηγή σήματος, το P είναι μια συσκευή μετάδοσης, το LAN είναι μια γραμμή επικοινωνίας, το PR είναι μια συσκευή λήψης και το PS είναι ένας δέκτης σήματος (αντικείμενο).

Σύκο. 1. Σχέδιο μετάδοσης σήματος μέσω της γραμμής επικοινωνίας από το σημείο ελέγχου στο ελεγχόμενο σημείο.

Με TS, TI στον πίνακα ελέγχου υπάρχουν IS, P, στο DP — PR, PS. Πληροφορίες (πληροφοριακές) πληροφορίες, διακριτά σήματα που αντανακλούν έναν πεπερασμένο αριθμό καταστάσεων αντικειμένων (TS) και αναλογικά ή διακριτά σήματα που αντικατοπτρίζουν ένα σύνολο καταστάσεων (TI) μεταδίδονται μέσω του LAN.

Με TU, TR στο DP έχουμε IS, P, στο KP — PR, PS. Πληροφορίες διαχείρισης (έλεγχος), διακριτικά σήματα ελέγχου για περιορισμένο αριθμό καταστάσεων οντοτήτων (TC) και αναλογικά ή διακριτά σήματα για ένα σύνολο καταστάσεων οντοτήτων (TR) μεταδίδονται μέσω του LAN.

Έτσι, η κατεύθυνση των σημάτων για TS, TI είναι μονόδρομη και για TU, TR είναι αμφίδρομη, αφού για την κατάσταση TU είναι απαραίτητο να αντικατοπτρίζεται η κατάσταση του αντικειμένου μέσω TS και για TR- μέσω TI. Η σηματοδότηση και η διάδοση μπορεί να είναι ποιοτική (δυαδική) φύσης και ποσοτική (πολλαπλή) - αναλογική ή διακριτή.

Επομένως, τα τηλεμηχανικά συστήματα συχνά εκτελούν διπλές λειτουργίες: TU — TS και TR -TI. Δεδομένου ότι τα σήματα εκτίθενται σε παρεμβολές, τότε για να αυξηθεί η θόρυβος και η επιλεκτικότητα της συσκευής λήψης, κωδικοποιούνται τα αναλογικά σήματα, αφαιρούνται δηλαδή και οι πληροφορίες παρουσιάζονται με τη μορφή διακριτών σημάτων - σημάτων σύμφωνα με την κωδικοποίηση αλγόριθμους, όταν κάθε σήμα αντιστοιχεί στον δικό του συνδυασμό από διακριτά σήματα.

Κωδικοποίηση του σήματος

Το πλεονέκτημα των τηλεμηχανικών συσκευών σε σύγκριση με τις συσκευές απομακρυσμένης παρακολούθησης και ελέγχου είναι η μείωση του αριθμού των καναλιών επικοινωνίας.Σε απομακρυσμένες συσκευές, τα κανάλια επικοινωνίας διαχωρίζονται χωρικά — κάθε κανάλι έχει το δικό του LAN. Στις τηλεμηχανικές συσκευές, υπάρχει μόνο μία γραμμή επικοινωνίας και τα κανάλια επικοινωνίας σχηματίζονται λόγω χρόνου, συχνότητας, φάσης, κώδικα και άλλων μεθόδων διαχωρισμού καναλιών, και πολύ μεγαλύτερος όγκος πληροφοριών και διοικητικών πληροφοριών μεταδίδεται σε ένα κανάλι.

Ένα διακριτό σήμα πληροφοριών είναι ένας αριθμός παλμών που διαφέρουν μεταξύ τους ποιοτικά (πολικότητα, φάση, διάρκεια, πλάτος κ.λπ.).

Η κωδικοποίηση ενός σήματος ενός στοιχείου επιτρέπει τη μετάδοση περιορισμένου αριθμού πληροφοριών ακόμη και όταν χρησιμοποιούνται πολλές λειτουργίες. Ένας πολύ μεγαλύτερος όγκος πληροφοριών μπορεί να μεταφερθεί με κωδικοποίηση πολλαπλών στοιχείων, ακόμη και όταν χρησιμοποιούνται μόνο δύο λειτουργίες.

Η κωδικοποίηση ενός στοιχείου χρησιμοποιείται ευρέως σε τηλεμηχανικές συσκευές λόγω του γεγονότος ότι πολλά ελεγχόμενα και ελεγχόμενα αντικείμενα είναι δύο θέσεων και απαιτούν τη μετάδοση μόνο δύο σημάτων εντολών. Η κωδικοποίηση πολλαπλών στοιχείων χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου ο αριθμός των ελεγχόμενων και παρακολουθούμενων αντικειμένων είναι μεγάλος ή όταν τα αντικείμενα είναι πολλαπλών θέσεων και κατά συνέπεια απαιτούν τη μετάδοση πολλών εντολών.

Στο TU — TS κωδικοί χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση ανεξάρτητων εντολών. Στο TU — TS, η διάρκεια ή η συχνότητα παλμού χρησιμοποιούνται συνήθως ως επιλογείς. Στα συστήματα TI — TR, οι κωδικοί χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά αριθμητικών τιμών και ονομάζονται αριθμητικοί κώδικες. Στην καρδιά αυτών των κωδικών βρίσκονται συστήματα για την αναπαράσταση αριθμών μέσω αλληλουχιών κώδικα.

Σύστημα τηλεχειρισμού - τηλεσηματοδότηση (TU - TS)

Στα συστήματα TU — TS, η μετάδοση μιας εντολής ελέγχου μπορεί να χωριστεί σε δύο θέσεις:

1) η επιλογή αυτού του αντικειμένου (επιλογή),

2) μετάδοση εντολής.

Ο διαχωρισμός των σημάτων που μεταδίδονται μέσω ενός LAN γίνεται με διαφορετικούς τρόπους: μέσω ξεχωριστών κυκλωμάτων, κατά τη μετάδοση, μέσω επιλεκτικών χαρακτήρων κατά την κωδικοποίηση.

Τα συστήματα TU — TS με μεταγωγή (σε χωριστά κυκλώματα), διαίρεση χρόνου και συχνότητα σήματος είναι ευρέως διαδεδομένα.

Το σύστημα εναλλαγής-διαίρεσης φαίνεται στο Σχ. 2.

Το αντικείμενο ελέγχου είναι ένας διακόπτης με βοηθητικές επαφές Bl, B2. Το σύστημα χρησιμοποιεί τέσσερα επιλεκτικά σήματα - θετική και αρνητική πολικότητα και δύο επίπεδα πλάτους, επομένως τέσσερα σήματα μπορούν να μεταδοθούν σε μία γραμμή δύο καλωδίων: 2 σήματα εντολών (on-off) και 2 προειδοποιητικά σήματα (off, on).

Ρύζι. 2. Σχηματικό διάγραμμα του συστήματος TU-TS με διαχωρισμό των σημάτων μεταγωγής.

Ο συνολικός αριθμός των σημάτων που αντιπροσωπεύονται σε ένα σύστημα μεταγωγής κυκλώματος είναι: N = (k-l) m

Εάν υπάρχει ένα ελάχιστο επίπεδο του προειδοποιητικού σήματος στο LC1 (εντολή μισού κύματος διορθωμένο ρεύμα i1), ενεργοποιείται το RCO. Όταν το KB είναι ενεργοποιημένο, το σήμα διανομής «on» εφαρμόζεται για την ενεργοποίηση του διακόπτη, ενώ το B2 είναι κλειστό και η ελάχιστη στάθμη του σήματος (ανορθωμένο ρεύμα μισού κύματος i2) φτάνει στο LS1, το ρελέ στο PCB ενεργοποιείται . Όταν το KO είναι ενεργοποιημένο, εμφανίζεται μια διαδικασία παρόμοια με την ενεργοποίηση του HF.

Τέτοια συστήματα TU-TS με διαχωρισμό σημάτων μεταγωγής χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο περιορισμένου αριθμού αντικειμένων σε απόσταση έως και 1 km.

Το σύστημα TU-TS με σήματα χρονικής διαίρεσης μεταδίδει σήματα στο LAN διαδοχικά, μπορεί να λειτουργεί κυκλικά, παρακολουθώντας συνεχώς το αντικείμενο ή σποραδικά, εάν είναι απαραίτητο. Το διάγραμμα συστήματος φαίνεται στην εικ. 3.

Η γραμμή επικοινωνίας LAN που χρησιμοποιεί διανομείς σύγχρονης μεταγωγής P1, PG2 συνδέεται διαδοχικά στα βήματα n, n-1 με τα αντίστοιχα κυκλώματα ελέγχου και στα βήματα 1, 2 ... με τα κυκλώματα σήματος.

Ρύζι. 3. Το βασικό σύστημα TU-TS με σήματα διαίρεσης χρόνου.

Η επιλογή των σημάτων σε αυτό το σύστημα μπορεί να είναι άμεση — σύμφωνα με ένα μόνο επιλεκτικό χαρακτηριστικό (όπως φαίνεται στο διάγραμμα) ή συνδυασμένη — σύμφωνα με έναν συνδυασμό επιλεκτικών χαρακτηριστικών. Στην άμεση επιλογή, ο αριθμός των σημάτων που μεταδίδονται μέσω του LAN είναι ίσος με τον αριθμό των βημάτων του διανομέα: Nn = n Στη συνδυασμένη επιλογή, ο αριθμός των σημάτων αυξάνεται: Nk = kn, όπου k είναι ο αριθμός συνδυασμών χαρακτηριστικών.

Σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα περιπλέκεται από την εμφάνιση αναμεταδοτών και αποκωδικοποιητών στις πλευρές των DP και KP.

Το σύστημα TU-TS με μερικό διαχωρισμό σήματος μεταδίδει σήματα στο LAN συνεχώς επειδή η έναρξη της επικοινωνίας κατανέμεται κατά συχνότητα. Με αυτόν τον τρόπο, πολλά σήματα μπορούν να μεταδοθούν ταυτόχρονα μέσω του LAN.Το διάγραμμα συστήματος φαίνεται στην εικ. 4.

Ρύζι. 4. Σχηματικό διάγραμμα του συστήματος TU-TS με διαίρεση συχνότητας των καναλιών

Σε DP και KP υπάρχουν γεννήτριες με σταθερές συχνότητες f1 ... fn, οι οποίες συνδέονται με κωδικοποιητές NI (DP), Sh2 (KP). Κουμπιά ελέγχου K1 … Kn και επαφές ρελέ αντικειμένου P1 … Pn.

Εάν η κωδικοποίηση είναι μονοστοιχείου, τότε κάθε κατανεμημένο και σηματοδοτικό σήμα έχει τη δική του συχνότητα.

Ο διαχωρισμός των σημάτων γίνεται με band-pass φίλτρα PF σε DP και CP, επομένως είναι καταρχήν δυνατή η ταυτόχρονη μετάδοση όλων των σημάτων. Η κωδικοποίηση πολλαπλών στοιχείων σάς επιτρέπει να μειώσετε τον αριθμό των γεννητριών και τα φίλτρα διέλευσης ζώνης, καθώς και να περιορίσετε το εύρος ζώνης του σήματος.Για αυτό, χρησιμοποιούνται κωδικοποιητές και αποκωδικοποιητές στις πλευρές των DP και KP, οι οποίοι κωδικοποιούν και αποκωδικοποιούν σήματα.

Το σύστημα TU-TS με διαίρεση χρόνου και συχνότητας των καναλιών είναι επί του παρόντος χτισμένο σε λογικά στοιχεία χρησιμοποιώντας μικροκυκλώματα.

Συστήματα Τηλεμετρίας (TI)

Στο σύστημα TI, η μεταφορά της παραμέτρου των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αποτελείται από τρεις λειτουργίες:

1) επιλογή αντικειμένου επέκτασης (μετρημένη παράμετρος)

2) μετατροπή ποσότητας

3) μεταβίβαση.

Στο CP, η μετρούμενη παράμετρος μετατρέπεται σε μια τιμή που είναι βολική για μετάδοση από απόσταση, στο DP, αυτή η τιμή μετατρέπεται στις ενδείξεις μιας συσκευής μέτρησης ή εγγραφής.

Ο διαχωρισμός των σημάτων που μεταδίδονται μέσω LAN γίνεται επίσης με μεταγωγή, χρησιμοποιείται επίσης ο χρόνος, η μέθοδος συχνότητας και η διαίρεση κωδικών των σημάτων. Τα συστήματα TI είναι διαφορετικά όσον αφορά τον τύπο σήματος. Γίνεται διάκριση μεταξύ αναλογικών, παλμικών και συχνοτήτων συστημάτων.

Στα αναλογικά συστήματα, μια συνεχής τιμή (ρεύμα, τάση) μεταδίδεται στο LAN. Σε έναν παλμό — μια ακολουθία παλμών ή ένας συνδυασμός κωδικών. Στη συχνότητα — εναλλασσόμενο ρεύμα συχνοτήτων ήχου.

Ρύζι. 5. Μπλοκ διάγραμμα αναλογικού συστήματος τηλεμετρίας.

Το αναλογικό σύστημα TI φαίνεται στο Σχ. 5. Ο πομπός, στην ικανότητα του οποίου χρησιμοποιείται ο μετατροπέας P της αντίστοιχης παραμέτρου σε ρεύμα (τάση), είναι συνδεδεμένος σε γραμμή LAN.

Ο πομπός είναι συνήθως ανορθωμένος (ρεύμα, τάση) ή επαγωγικοί μετατροπείς (ισχύς, cos). Οι τυπικοί μετατροπείς ρεύματος (VPT-2) και τάσης (VPN-2) φαίνονται στο Σχ. 6 και 7.

Ρύζι. 6. Διάγραμμα κυκλώματος ανορθωτή (VPT-2)

Ρύζι. 7. Σχέδιο μετατροπέα ανορθωτή (VPN-2)

Τα συστήματα Pulse TI έχουν διάφορες ποικιλίες που διαφέρουν ως προς τους τρόπους αναπαράστασης της αναλογικής παραμέτρου με σήματα παλμού. Υπάρχουν συστήματα TI ψηφιακού παλμού, κωδικού παλμού και συχνότητας παλμών που χρησιμοποιούν τους αντίστοιχους μετατροπείς που φαίνονται στο Σχ. οκτώ.

Ρύζι. 8. Μετατροπείς αναλογικών παραμέτρων σε παλμικό σήμα.

Ρύζι. 9. Μπλοκ διάγραμμα του παλμικού συστήματος TI

Το παλμικό σύστημα TI φαίνεται στο Σχ. 9. Ο πομπός είναι ο αντίστοιχος μετατροπέας P που στέλνει παλμούς στο LAN που είναι αναλογικές τιμές σύμφωνα με τις χαρακτηριστικές τους παραμέτρους. Η αντίστροφη μετατροπή γίνεται από τον μετατροπέα OP. Οι πομποί συστημάτων παλμών TI είναι γεννήτριες παλμών με τσιπ.

Συστήματα TI συχνότητας χρησιμοποιούν ημιτονοειδή σήματα, με τη συχνότητά τους να αντιπροσωπεύει μια αναλογική παράμετρο. Τα συστήματα συχνότητας χρησιμοποιούν μετατροπείς — γεννήτριες ημιτονοειδών ταλαντώσεων που ελέγχονται από ρεύμα ή τάση.

Το σύστημα συχνότητας TI φαίνεται από το μπλοκ διάγραμμα στο Σχ. έντεκα.

Ρύζι. 10. Μετατροπέας συστήματος συχνότητας TI.

Ρύζι. 11. Μπλοκ διάγραμμα του συστήματος συχνότητας TI.

Η αντίστροφη μετατροπή που εκτελείται από το OP μπορεί να γίνει είτε σε αναλογική τιμή είτε σε δεκαδικό κωδικό για ένδειξη από ψηφιακά όργανα με ADC.

Τα συστήματα TI παλμών και συχνότητας έχουν μεγάλη απόσταση μέτρησης, οι καλωδιακές γραμμές και οι εναέριες γραμμές μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γραμμές επικοινωνίας, έχουν υψηλή ασυλία θορύβου και μπορούν επίσης να εισαχθούν εύκολα σε έναν υπολογιστή χρησιμοποιώντας κατάλληλους κωδικούς συχνότητας, κωδικούς μετατροπέων κωδικών.