Проект РЗА

Проект РЗА

С появлением микропроцессорных терминалов и контроллеров в жизнь энергетиков прочно вошли логические схемы. Это наиболее точный способ описать принципы работы современной релейной защиты, когда на принципиальной схеме множество элементов заменены одним “черным ящиком”.

Если вы хотите работать релейщиком, то вам необходимо уметь читать логические схемы также хорошо, как и принципиальные. Скажу больше – если вы имеете дело с микропроцессорной защитой и автоматикой, то принципиальная схема не имеет никакого смысла без логической. Одна является обязательным продолжением другой.

К счастью, научиться читать логические схемы достаточно просто, особенно если вы раньше работали с “электромеханикой”. Это так потому, что логические элементы можно заменить на небольшие релейно-контактные схемы, которые может прочесть любой релейщик.

Сегодня мы поговорим как раз о том, как это сделать.

Итак, рассматриваем пять наиболее распространенных логических элементов, создаем их схемы замещения на привычных контактах и катушках реле, а после рассматриваем пример перевода большой логической схемы в электромеханическую.

Статья будет полезна как начинающим релейщикам, так и тем, кто переходит с “электромеханики” на микропроцессорную релейную защиту. Поехали!

Простое представление логических элементов с помощью релейных эквивалентов

С помощью логических элементов довольно легко реализуются функции алгебры логики, которая является костяком устройств автоматики и вычислительных машин. Логические элементы могут реализовываться огромным количеством способов в зависимости от надобности и состоять из полупроводниковых, релейных, интегральных, пневматических и других элементов и схем.

Между величинами, входящими и выходящими из логического элемента, существует определенная зависимость, которая называется функциональной и обозначается как y = f(x) для устройств с одной переменной и как y = f(x1, x2) для устройств с двумя переменными величинами. В этой записи Х называют независимую переменную или аргумент, а Y – зависимая переменная, так как ее значение напрямую зависит от значения аргумента Х.

Ниже показана таблица логических элементов и эквивалентных им положений контактов реле:

Функция повторения

Реализуется логическим элементом повторителем (пункт 1 в таблице). Повторитель можно сравнить с нормально открытым контактом реле. При открытом контакте Х=0 и, соответственно Y=0, то есть цепь находится в непроводящем состоянии, а при закрытом наоборот Х=1 и Y=1, то есть цепь находится в проводящем состоянии.

Функция отрицания

Реализует данную функцию логический элемент НЕ или как его часто называют – инвертор (пункт 2 в таблице). Его сравнивают с нормально закрытым контактом реле, когда при отсутствии напряжения на катушке управления (Х=0) его контакт находится в проводящем состоянии (Y=1). При подаче напряжения на катушку (Х=1) контакт размыкается и разрывает цепь (Y=0).

Функция логического сложения

В схемотехнике носит название дизъюнкция или функция ИЛИ (пункт 3 в таблице). Реализуема эта функция логическим элементом дизъюнктором. Суть данной операции заключается в логическом суммировании входных сигналов X для получения результирующего сигнала на выходе Y. Описывается данная зависимость простой формулой X1 + X2 = Y. Вот примеры – 0+0=1, 1+0=1,0+1=1,1+1=1. На примере обычного реле – это два параллельно подключенных нормально разомкнутых контакта. Если один контакт разомкнут, то проводимость цепи обеспечит второй, замкнутый контакт. Для того что бы цепь оказалась разорванной, необходимо разомкнуть оба контакта.

Функция логического умножения

В схемотехнике носит название конъюнкция или функция И (пункт 4 в таблице). Реализует ее специальный логический элемент – конъюктор. Данная функция – логическое перемножение сигналов:

Если сравнить с реле – то это два последовательно включенные нормально открытые контакты. А при таком подключении контактов реле проводимость можно получить только в случае, когда оба контакта замкнуты.

Функция равнозначности

Имеет следующий вид — X1≡X2 = Y или в виде логических символов: 0≡0 =1; 1≡0 = 0; 0≡1 = 0; 1≡1 = 1.

Значения 1 будет только при условии, что X1 = X2. Эквивалентом в релейной схеме будет два последовательно включенных переключающихся контакта (пункт 5 в таблице).

Функция неравнозначности

Противоположная функции равнозначности (пункт 6 в таблице) и часто носит название функции сложности по модулю m2:

Визуальный конструктор релейных схем это программа эмулятор

Визуальный конструктор релейных схем это компьютерная (очень простая) программа, эмулятор процессов в электрических цепях релейно-контактных схем. Простота основана на том, что состояния «катушек» (протекает или не протекает в ней ток) и «контактов» реле (замкнуты или разомкнуты) можно описывать логическими переменными. Программа не требует (по крайней мере, в этой версии) никакой установки. Исполнимый файл relaylogic.exe может быть запущен с любого носителя (флешки или диска).

Программа имеет всего два режима:
«Конструктор» — для моделирования, т.е. построения релейных схем, путем добавления неограниченного количества элементов и связи их проводами. Пока в наборе элементов:

  • реле с разным количеством контактов;
  • кнопки (или ключи);
  • лампочки;

но я готов выслушивать предложения по расширению элементной базы для следующих версий и, конечно, обещаю, что количество элементов будет постоянно увеличиваться и обновляться.
«Тестирование» — для проверки результата, поведения схемы при воздействии на органы управления.

Короткое Видеоинструкция по работе в режимах «Конструктор» и «Тестирование».

Если не удалось запустить видео, воспользуйтесь этой ссылкой . видео на YouTube

Данная программа для детей, и не ставит целью расчет элементов цепей. Считаем, что напряжение на клеммах всегда соответствует норме и способно зажечь лампочку или вызвать срабатывание реле при токе в его катушке. При последовательном соединении лампочек и/или катушек реле в цепь, они перестают работать из-за недостаточной силы тока. Пусть ребенок усвоит (на данном этапе), что все нагрузки в схеме следует подключать параллельно. Тогда он в полной мере может посвятить время экспериментам с двоичной релейной логикой.

Разрабатываемые «устройства автоматики», «системы автоматики» принципиально могут быть собраны за секунды и протестированы на любом из компьютеров (планшетов) под управлением Windows (это пока, но планирую и под Linux).

Основы знаний и приобретенный опыт в «Релейном управлении» и «двоичной логике» не могут не пригодиться Вам (Вашим детям) в будущем, в современном бешено развивающемся мире.

Моделирование релейных схем

Сообщение Михайло » 12 окт 2013, 08:00

Кто-нибудь знает в какой программе можно просимулировать релейную схему? Я пока для себя определил Winproladder v2.50 с симулятором (фирма Fatek).

Достоинства:
1. Весит всего 3 мегабайта
2. Бесплатна
Недостатки:
1. Немного неудобный интерфейс для рисования
2. Моделирование мэковского языка LADDER (LD), а не реальных релейных схем

Хотелось бы просимулировать «живые» реле времени, например, а не таймеры.

Цель — обучение молодых специалистов.

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Автоматизатор » 12 окт 2013, 08:11

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение CHANt » 12 окт 2013, 08:55

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение ward » 12 окт 2013, 09:26

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Михайло » 12 окт 2013, 09:49

Иногда релейка работает кардинально не так, как программа в контроллере. Например, эта проблема возникает, когда нормально замкнутый контакт работает на перегонки с нормально открытым контактом того же реле. А еще: реле времени сильно отличаются от таймеров.

Читайте также  Фото теплицы внутри

В идеале должно быть еще одна фича у программки: моделирование пульта с кнопочками и лампочками и табличками, неудобно как-то щелкать по безымянным выключателям с надписями I0.0, I0.1 и т.д. С этим могут справиться связка WinCC Flexible + Step7 Professional + PLCSIM или TIA Portal Professional v12 + PLCSIM. Но это тяжеловесные продукты.

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Автоматизатор » 12 окт 2013, 11:35

А вот это принципиальное отличие, опять же для простых случаев разницы нет.

А чем не устраивает «тяжелый продукт»? Он же все равно уже есть (используется для решения других задач)!

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Михайло » 12 окт 2013, 18:57

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Ryzhij » 12 окт 2013, 21:27

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Михайло » 13 окт 2013, 06:25

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Михайло » 13 окт 2013, 17:36

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Автоматизатор » 13 окт 2013, 17:55

Так весь смысл «релейного» эмулятора теряется. С таким же успехом можно перекодировать в булевые уравнения и реализовать на паскале или бейсике.

Для меня релейная схема — это схема с использованием минимального набора контактов, которая требует даже некоторого изящества в решениях, красоту. При этом надо нарабатывать навык избавления от «паразитных» цепей.

Не понятны критерия выбора симулятора: минимальный объем программы? натуралистичность графики? или все же схожесть физических свойств?

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Михайло » 13 окт 2013, 17:56

Re: Моделирование релейных схем

Сообщение Ryzhij » 14 окт 2013, 09:51

Абсолютно согласен. LD (ЯРД) это вовсе не эмулятор.
Язык лестничых (или релейных) диаграмм разрабатывался совсем не для того, чтобы эмулировать работу релейных схем, а с целью облегчения перехода от реле к ПЛК. Для того, чтобы ПЛК выполнял ту же ЛОГИЧЕСКУЮ функцию, что и релейная схема, действительно, обычно требуются некоторые промежуточные логические преобразования.
Для эмуляции работы релейных схем надо использовать программу-эмулятор электросхем. Таких программ разработано великое множество, но ни одна из них не работает в реальном времени.
А зачем им, собс-с-сно?

PS: Учитывая удешевление ПЛР (программируемых логических реле), ПЛК (Programmable Logic Controllers) и развивающийся новый класс устройств — ПКА (Programmable Automation Controllers), скоро (годиков через пяток) мы будем вести речь об эмуляции ПЛР и ПЛК на релейной базе

Релейно-контактные элементы схем автоматики Время учебного занятия 1час 20 мин Презентация открытого урока 1

Цель урока Ознакомить учащихся с различными типами реле, которые находят применения в системах автоматики . Объяснить принцип действия и конструкцию некоторых из них. Оборудование урока Натуральные образцы реле различных типов; Регулируемый блок питания; Презентация выполненная в Microsoft PowerPoint . 2

Организационная часть урока Время : 2 мин Вводная часть урока Дается определение реле и его основных технических характеристик. Рассматривается классификация реле. При этом предлагается учащимся вспомнить какие типы реле используются у них на предприятиях и под какие признаки классификации они подходят. Время : 15 мин Проверка посещаемости группы Объявление темы урока 3

Определения и классификация Реле – это устройство, которое автоматически осуществляет скачкообразное изменение (переключение) выходного сигнала под воздействием управляющего сигнала, изменяющегося непрерывно в определенных пределах. 4

Определения и классификация Мощность срабатывания Р ср – минимальная электрическая мощность, которая должна быть подведена к реле от управляющей цепи для его надежного срабатывания. Мощность управления Р у – максимальная электрическая мощность в управляемой цепи, при которой контакты реле еще работают надежно. Допустимая разрывная мощность Р р – мощность в цепи, разрываемой контактами при определенном токе или напряжении без образования устойчивой электрической дуги. 5

Определения и классификация 6

Определения и классификация Коэффициент управления К у – величина, равная отношению управляемой мощности к мощности срабатывания реле: К у = Р у  Р ср ; К у  1 Время срабатывания t ср – интервал времени от момента поступления сигнала из управляющей цепи до момента начала воздействия реле на управляемую цепь. Чувствительность – минимальное значение величины управления, приводящее к срабатыванию реле. 7

ОСНОВНАЯ часть урока Время : 45 мин Рассказывается об устройстве и принципах действия реле различного типа Учащимся раздаются образцы реле различных конструкций Производится демонстрация работы реле, подавая на них электропитание. Особый интерес здесь вызывает разбор тепловых и реле времени . Использование такого приема позволяет эффективно совместить теоретическое изучение материала с его практическим применением. 8

Электромагнитные реле постоянного тока 9

Электромагнитные реле постоянного тока 1 – каркас с обмоткой; 2 – ярмо; 3 – выводы обмотки; 4 – колодка; 5 – контактные пружины; 6 – замыкающие контакты; 7 – подвижные контакты; 8 – размыкающий контакт; 9 – возвратная пружина; 10 – якорь; 11 – штифт отлипания; 12 – сердечник. Реле клапанного типа 10

Электромагнитные реле постоянного тока 1 – каркас с обмоткой; 2 – ярмо; 5 – контактные пружины; 6 – замыкающие контакты; 10 – якорь; 12 – сердечник; 13 – проводящий слой; Реле с втяжным якорем 11

Электромагнитные реле постоянного тока Временная диаграмма работы реле 12

Электромагнитные реле переменного тока Представление электромагнитной силы 13

Электромагнитные реле переменного тока Включение реле постоянного тока в сеть переменного тока При однополупериодном выпрямлении При двухполупериодном выпрямлении 14

Электромагнитные реле переменного тока Реле переменного тока с короткозамкнутым витком 15

Поляризованные Электромагнитные реле Двухобмоточное поляризованное реле с магнитной блокировкой якоря До подачи напряжения После подачи напряжения 16

магнитоэлектрические реле Реле с магнитоуправляемыми контактами ( герконовое реле) 17

Реле времени Реле времени с анкерным механизмом α – угол поворота подвижной системы от начала движения до замыкания контактов; n – передаточное число зубчатого механизма; z – число зубьев ходового колеса; Т а – период колебаний анкера 18

Реле времени Моторное реле времени 1 – электромагнит; 2 – муфта сцепления; 3 – микроэлектродвигатель; 4 – редуктор; 5 – кулачок; 6 – микропереключатель; 7 – пружина 19

Реле времени Структурная схема электронного реле времени 20

Реле времени Электронное многофункциональное реле времени WAGO 286-640 21

Тепловые реле Схема теплового реле 1 – биметаллическая пластина; 2 – кнопка ручного возврата; 3,8 – упоры; 4 – пластмассовая колодка; 5 – подвижный контакт; 6 – неподвижный контакт; 7 – пружина 22

Закрепление изложенного материала Для закрепления изложенного материала задаются несколько вопросов : От чего зависит переходное сопротивление контакта? Какие факторы способствуют образованию электрической дуги? Какие основные параметры характеризуют реле ? В чём различие между нейтральными и поляризованными реле? Каково назначение короткозамкнутого витка в реле переменного тока? Время : 18 мин 23

домашнее задание Изучить § 11.1 — § 11.5 учебника В.Ю. Шишмарев , «Типовые элементы систем автоматического управления» и конспект урока. 24

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Надежность ЛЗШ

ЛЗШ, с точки зрения тестирования на работоспособность, имеет отличие от прочих видов защит. Она редко срабатывает при испытаниях сотрудниками измерительных лабораторий. Объясняется это тем, что ЛЗШ отводится менее значимая роль, соответственно, она имеет более длительные по времени выдержки срабатывания и просто не успевает опередить другие виды защит.

Читайте также  Трещины на стыках гипсокартона

Чаще всего логическая защита шин даёт сбой вследствие КЗ трансформатора тока либо его виткового замыкания. К счастью, происходит такое довольно редко. В этом случае трансформатор просто не в состоянии корректно измерить протекающий через контролируемую им шину ток. Поэтому не может сформироваться сигнал блокировки защиты ЛЗШ, что приводит к её непреднамеренному срабатыванию.

Важно! Перед отключением проводов от трансформатора тока его выводы требуется замкнуть между собой. В противном случае в обмотке ТТ возможно наведение высоковольтного потенциала, который опасен для жизни обслуживающего персонала и может привести к повреждению оборудования.

ЛЗШ является сравнительно простой и действенной системой по обеспечению бесперебойной работы энергосистемы. Её применение ощутимо снижает негативные последствия аварийных ситуаций, а также существенно уменьшает риск их возникновения.