Устройство для управления электропотреблением предприятия

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5у 4 H 02 J 13/00

)pan \1

1

2 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

b4

4h

CO

ЬР

4й

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3761448/24-07 (22) 26,06.84 (46) 23.07.86. Бюл, № 27 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.В, Праховник, С.В. Гудыменко, В,П. Калинчик и В.Г. Холявенко (53) 621,716.728(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1125605, кл. H 02 J 13/00, 1983, ÄÄSUÄÄ 1246246 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ ПРЕДПРИЯТИЯ (57) 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 электро1246246

90 потреблением и повышает оперативность управления электропотреблением предприятия. При создании автоматизированного комплекса управления электропотреблением согласно изобретению одно из устройств назначается центральнь9м. 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 "-апоминается информация о состоянии каждого из датчиков. По сигналам датчиков технологических процессов 2 и по заданному программным блоком 11 алгоритму осуществляется выработка управляющих сигналов, обеспечивающих внепиковый режим работы потребителей. Выработанные в решаюИзобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам контроля и управления электропотреблением.

Цель изобретения †расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности создания гиб— ких автоматизированных комплексов управления электропотреблением.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для управления элеь-,"гропотреблением предприятия; на фиг. 2 - схема автоматизированного комплежса управления электропотреблением, 95

Устройство для управления электропотреблением предприятия (фиг. 1) содержит датчики 9 Расхода электрической энергии, датчики, 2 технологических процессов, которые включены в 299 узлы матрицы размером шх п, на шины

m которой включены выходные усилители 3, представляющие собой транзисторные ключи, коллекторные выходы которых подключены к шинам п9 матрицы. 25

Шины и матрицы подключены к входным щем блоке 6 сигналы поступают в блок управления приводами 9 на соответствующие схемы автоматизации и регуляторы. В часы максимумов энергосистемы центральное устройсгво при необходимости автоматически перераспределяет лимиты электропотребления между устройствами нижестоящего уровня за счет того, что устройства могут работать в режиме приема и передачи информации. Для этого устройство содержат узел приема и передачи данных включающий приемопередатчик .12, кодер-модулятор 13, блок синхронизации 14, синтезатор 15, генератор тактовых импульсов 16, блок согласования с линией связи 18, компаратор уровня несущей частоты 22, фррмирователи входного сигналя 21 и границ входного сигнала 24, фазовый корректор 25, демодулятор 26 и декодер 27. 2 ил. формирователям 4, представляющим собой триггеры Шмитта, выходы которых подключены к блоку 5 приема информации, представляющему собой параллельный ацаптер связи, состояший 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 подключе— ны к блоку 8 индикации и сигнализации, к блоку 9. управления приводами и к пульту 10 управления, выходы которого подключены к блоку 7 согласования, выходы которого подключень9 к решающему блоку 6, выходы которого подключены к программному блоку 11, представляющему собой постоянное или пе)зепрограммируемое постоянное запоминающее устройство. Выходь9 программного блока 11 подключены к решающему блоку 6, к которому подключен з l 246 приемопередатчик 12, состоящий из буферных регистров ввода-вывода, ре— гистров приемника и передатчика, выходных формирователей и логических схем управления. Выход передатчика приемопередатчика 12 подключен к информационному входу кодера-модулятора 13. Выход "Запрос приемника

tl терминала приемопередатчика 12 под ключен к входу начальной установки блока 14 синхронизации и к входу начальной установки синтезатора 15. К входу управления выходом синтезато— ра 15 подключен выход кодера-модулятора 13, подключенный также к 15 входу управления блока 14 синхрониза— ции, к входу опорной частоты которого подключен выход генератора 16 тактовых импульсов. Первый выход блока 14 синхронизации подключен к 20 входу синхронизации передатчика приемопередатчика 12, второй и третий выходы блока l4 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, под- 30 ключенному 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 З5 приема, выход которого подключен к входу формирователя 21 входного сигнала и к входу компаратора 22 уровня несущей частоты, выход которого подключен к входу "Готовность 40 приемника терминала" приемопередатчика 12 и к второму входу начальной установки блока 23 запуска, к первому входу начальной установки которо- го подключен выход "Запрос приемника 45 терминала" приемопередатчика 12. Выход формирователя 21 входного сиг— нала подключен к входу формирователя 24 границ входного сигнала, выход которого подключен к входу синхро- 50 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 55 входного сигнала подключен к информационному входу демодулятора 26;

Выход фазового корректора 25 под246 4 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 выход демодулятора. 26 подключен к информационному входу декодера 27. Прямой ьыход блока 23 запуска подключен к входу начальной установки фазового корректора 25, к первому входу начальной установки демодулятора 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 на- чальной 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,...,29n приема и передачи данных, а выход блока 18 согласования с линией связи подключен к линии 30.1,..., 30n связи.

На фиг. 2 показан пример построения схемы трехуровневого иерархического автоматизированного комплекса управления электропотреблением предприятия (промышленного предприятия, предприятия электрических сетей, ра †йона 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.

Устройство работет следующим образом.

Каждый датчик 1 расхода электроэнергии выдает 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"

127<6246

45 бункер, "Нижний или Верхний" vpnвень жидкости в резервуаре и др.).

По заданному в программном блок» 11 алгоритму решающий блок 6 производит опрос состояния датчиков 1 расхода электрической энергии и датчиков 2 технологических процессов.

Решающий блок 6 через блок 5 приема информации подключает один из вьгходных усилителей 3 к одной из шин гп, в результате к блоку 5 приема информации через входные формирователи 4 подключается срезу и датчиков. С приходом сигнала прерывания решающий блок подключает следующий усилитель

3 блока. В результате опрашиваются следующие и датчиков и т,д. После опроса последней группы, состоящей из и датчиков, цикл опроса повторяется. Таким образом, за гп тактов ripeрывания опрашиваются ш х и датчиков расхода электрической энергии и датчиков технологических процессов.

В оперативном запоминающем уст— ройстве (ОЗУ) решающего блока 6 за— поминается информация о состоянии каждого из опрашиваемых датчИков.

Так как входные сигналы могут быть искажены помехами, то в ОЗУ запоминается 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 датчиков производится сдвиг информации.

При этом информация старшего разряда стирается, а ячейка младшего ра.зряда подготавливается для приема информации о состоянии датчика в новом цикле опроса.

По заданному программньпч блоком

11 алгоритму решающий блок 6 ведет программныи таймер и календарь с вы работкой меток Конец секунды

Конец минуты", Конец получасл

"Конец члсл, Конец суток< и "Кон»ц и»< яцл".

По сигналам датчиков 2 технологических процессов и по заданному программным блоком алгоритму осуществляется выработка управляющих сигналов, обеспечивающих внепиконый режим работы потребителей, а также принудительное включение этих потребителей в периоды технологических

10 спадов нагрузки (если позволяет технологический процесс предприятия).

Выработанные в решающем блоке 6 сигналы через блок 7 согласования пос— тупают в блок 9 управления на соответствующие потребителям схемы автоматизации, регуляторы и коммутационные устройства.

Данные., поступающие с датчиков 1 расхода электрической энергии, умно20 жаются на коэффициенты, хранящиеся в программном блоке 11 и соответствующие определенной цене входного импульса (с учетом коэффициентов

I трансформации трансформаторов тока и

25 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 лок< . 06ъециненная B группы мация о расходе электроэнергии xpa— нится в ОЗУ в течение циклов времени, задаваемых алгоритмом обработки входных данных.

В периоды максимумов нагрузки энер.госистемы формируются данные о 30-минутном расходе электрической энергии (Р ), а .также предыстория т о ра< ходе электроэнергии для обеспе— чения прогноза электропотребления.

В решающем блоке 6 сформированные данные сравниваются с заданными в»1 Р зр,зр личинами Р и в случае P -и„ э 0 информация через блок 7 сог.гасования поступает на блок 8 индикации и сигнализации.

Кроме того, в часы максимумов нагрузки энергосистемы по -заданному алгоритму вычисляется прогнозное значег5 ние электропотребления на конец конт1р ролируемого интервала (P ) . В реп<лющем блоке 6 результат прогноза срлвнивается с заданной величиной и R

1?46246 ц ХЧ случае Й Р . 0 информация через блок

7 согласования поступает на блок 8 индикации и сигнализации. Решающий блок 6 по заданному в программном

5 блоке 11 алгоритму производит выбор потребителей, за счет которых снижается электропотребление. Выбор потребителей производится с учетом их состояния, информация о котором пос- 10 тупает с датчиков технологических процессов. Сигналы на отключение потребителей поступают в блок 8 управления приводами, который вырабатывает управляющие воздействия на 15 потребители.

Пульт 10 управления в устройстве служит для ввода ОЗУ решающего блока 6 заданных величин, таких как за30 данная мощность Р, время начала и 20 окончания периодов максимума энергосистемы, а также для вызова на индикацию информации об электропотреблении предприятия.

Работа устройства в режиме пере- 25 дачи информации.

По командам решающего блока 6 осуществляется выбор одного из приемопередатчиков 12. По заданному в программном блоке 11 алгоритму решаю в 30 щий блок 6 осуществляет программирование приемопередатчика. 12 на выбранный режим работы. Решающий блок 6 через приемопередатчик 12 проверяет наличие несущей частоты в линии свя- .З5 зи (выход компаратора 22 уровня несущей частоты). Если в линии связи

Работа устройства в режиме приема информации.

Решающий блок 6 через приемопередатчик 12 контролирует наличие несу— щей частоты в лин л сняли, которая поступает с линии связи через блок 18 согласования с линней r. вязи и послеотсутствует несущая частоты, то решающий блок 6 переключает приемопередатчик 12 в режим передачи инфор-40 мации, в результате на выходе передатчика приемопередатчика устанавливается сигнал логической "1", а сигналом "Запрос приемника терминала" приемопередатчик 12 деблокирует 45 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 н состояние логической "1

Следующим сигналом блок 14 синхронизации устанавливает кодер-модулятор 13 в исходное состояние. Работой блока 14 синхронизации управляет генератор 16 тактовых импульсов, с выхода которого лоступает частота, кратная несущей частоте nf„ . .Выхоляес ной сигнал блока 14 синхронизации управляет работой синтезатора !5, на выходе которого синтезируется синусоидальный сигнал, частота котороro равна f„ . Так как н устройстве принят принцип передачи информации с относительной фазовой модуляцией, то при нулевом передаваемом сигнале изменение фазы равно нулю, а при передаче единичных сигналов изменеа ние фазы равно 180, что задается уровнем выходного сигнала кодерамодулятора 13. Для уменьшения ширины спектра передаваемого сигнала при передаче единичных сигналов синте— затор формирует сопрягающий сигнал (синусоидальную полуволну, длительность которой в два раза больше длительности сигнала с частотой „ ).

Выходной сигнал синтезатора 15 через усилитель 17 передачи и блок 18 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 стопбит), Тактирование передачи информации осуществляется выходным сигналом блока 14 синхронизации, поступающим на вход приемопередатчика 12.

После передачи заданного количества информации, что определяется алгоритмом, записанным в программном блоке 11, решающий 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.

1246246!

0 фильтр 1 9 и компаратор 22 цсватель Io соединенные .усилитель, 20 приема на уровня несущей частоты и далее но

12 и блока 23 вход приемопередатчико матизированнаго комплекса управления э.гектрспотреблением, представленного на фиг, 2.

В данном комплексе одно из устройств назначается центральным, в ча< òíoñòn устройство третьего уровня.

Устройства второго уровня являются центральными для устройств первого уровня. Каждое из устройств выпалня50 ет локальные функпгии в соответствии с ранее ряссмотренньыи принципами работы. Каждому из устройств всех уровней присваивается свой адрес, который записывается в программный блок !1 (фиг. !).

Инициатива на запрос информации принадлежит устройством вышестоящих

5 запуска.

С выхода усилителя 20 приема информация поступает на вход формирователя 21 входного сигнала, где преобразуется в прямоугольные импульсы, ко- 1I. торые поступают на формирователь 24

1 границ входного сигнала и демоцулятор 26 .

Формирователь 2 -; границ входного сигнала формирует короткие импульсы по границам входного сигнала, которые включают блок 23 запуска. В результате деблокируются фазовый корректор 25, демодулятор 26 и декодер 27.

Работой фазового корректора 25 уп- б равляет генератор 16 тактовых импульсов, с выхода которого поступает частота, кратная несущей частоте

ПГ.е,, ° На выхОде фазовОгО корректОра 25 появляются импульсы, управля- 25 ющие работой демодулятора 26 и декодера 27, частота которых уже синхронизирована с частотой входных сигналов.

С выхода формирователя 21 входных сигналов информация поступает на вход демодулятора 26 и далее — декодера 27, где восстанавливается к ис- ходному ее виду и поступает в приемопередатчик 12. С приемопередатчика l2 информация поступает в решающий блок 6 для дальнейшей ее обработки.

Кроме того, выходом сопрогождения декодера 27 синхронизируется работа приемопередатчика 12.

<Г1

<.

Работа устройства в составе автоуровней. Устройства нижестояших уровней б з запроса передают информацию лишь об аварийных ситуациях (напвимер, неисправнссть дат =ика, неисправность линии связи).

Устройство вышестоящего уровня вырабатывает адрес опрашиваемого периферийногo абонента, Адрес будет принят всеми подключенными абанентами„но в диалог вступит толька спрашиваемый абонент, После этого вырабатывается ацрес массива опряшиваемай информации данного бонента. Б конце информационной посылки вырабатывается код окончания массива перецаваемой информац< и. Далее выробатывается адрес опроса следующего периферийного абонента и т,д, По сигналам, передаваемым центральным устройством, производится карре.ктиравка программных таймеров устрОйств нюх= ñ7oÿII!er с

В часы максимумов энергосистемы центральное устройс-во при необходимости автоматически перераспрецеляет лимиты электрапотребления между устройствами нижестоящего уровня, повышая,, таким образом, or-,åðàrHBность управления электропотреблением„

Повышение экономической эффективности обеспечивается за счет расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности создания гибких автоматизированных комп— лексов управления электропотребленисм, что позволяет экономить каняпы связи при создании сети взяимогействукщих устройств управления электрапотреблением и повышает оперативность угравления электропотреблени— ем предприятия, Ф о р м у л а и з о б р е т е:. и я

Устройство для управления электропотреблением предприятия, содержа— щее блок г: риемг. информации, подключенный к. шинам входных сигналов и к решающему блоку, который связан с программньм блоком и блоком согласования, выходы которого пацклкчены к вхоцям бло.са 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 автоматизирсваннь х комплексов управ Iения элек1246246

) 2 тропотреблением, в него введен по крайней мере один узел приема и передачи данных, содержащий приемопередатчик, Запрос приемника терминала" кодер-модулятор, блок синхронизации, синтезатор, генератор тактовы-: импульсов, усилитель передачи, блок согласования с линией связи, фильтр, усилитель приема, компаратор уровня )б несущей частоты, формирователь входного сигнала, формирователь границ входного сигнала, фазовый корректор, блок запуска, демодулятор, и декодер, причем решающий блок связан с приемо- 15 передатчиком, выход передатчика которого подключен к информационному входу кодера-модулятора, выход указанного приемопередатчика подключен соответственно к входу начальной установки блока синхронизации, к перво=. му входу начальной установки блока запуска и к входу начальной установки синтезатора, к входу управления выходом которого подключен выход ко- р 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 синхронизацчи передатчика приемопередатчика, второй и третий выходы блока синхронизации подключены соответственно к входу синхронизации и к входу.. начальной установки кодера-модулятора, четвертый выход блока синхронизации подключен к входу синхронизации синтезатора, выход которого подключен к входу усилителя передачи, 4О подключенному к блоку согласования с линией связи, подключенному к линни сВЯ 3 . : ыхпд блОка сп г ?sensa ния с линией связ? . подкпючен к вхпду фильтра, выход которого подключен к входу ус??,п толя приема. выход которого подключел к входу формирователя входного сигнала и к входу компаратор,-. уровня Hесушей частоты, вы" ход которого псдк; ?ючен соответственно к второму входу начальной установки блока запуска ?? к входу "Готовность приемник." терминала" приемопередатчика, вь?хпд фор ?ирователя

ВХОД??ОГО СИГНЯ IG ПОДКЛ?ОЧЕs? К ??НфОР мационному входу демодулятора и к входу формирователя границ входного сигнала, выход которого подключен соответственно к входу.синхронизации блока запуска и к входу подстройки фазового корректора, к входу опорной частоты которого подключен выход ге??Ератора -.àêòîâûõ импульсов выход фазового ?oppek.тора подключен соответственно к входу синхронизации декодера и к входу синхронизации демодулятора, информационный выход которого подключен к информационному входу декодера, выход сопровождения и информационный выход которого подключены соответственно к входу синхронизации приемника и к входу приемника приемопередатчика, прямой выход блока запуска подключен к входу начальной установки фазового корректора, к первому входу начальной установки демодулятора и к первому вхоцу начальной установки декодера,,=:. инверсный выход блока запуска подключен к второ?;ц входу начальной установки демодулятора и к второму входу, начальной установки декодера.

1246246

7-й уродем

1

I (7

::»" Ы Ц ЗОЙ//Ь

Составитель К. Фотина

Корректор М, Максимишинец

Редактор А. Ворович Техред М.Ходаиич

Заказ 4014/49

4 . иятие г. Ужгород, ул, Проектная, Производственно-полиграфическое предпри

I

I

1

I

t

Щ7 дЯ )ее

1. 2

Тираж 612 Подписное

БНИИИ Государсгвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035» Москва, )К-35, Раушская набе д )/5

4/5

»

I

I