Налагодження пристроїв релейного захисту та автоматики (стр. 2 из 6)
Перехід від аналогового неперервного сигналу до дискретного супроводжується деякою втратою інформації. Це пояснюється тим, що АЦП здійснює перетворення вхідного аналогового сигналу в дискретний через деякі часові проміжки
, а між ними значення вхідного сигнал не контролюється (рис. 4). Чим менший цей часовий проміжок, тим точніше відтворюється аналоговий сигнал в цифровій формі. Основними характеристиками АЦП є його розрядність та інтервал дискретизації сигналу за часом. Дискретизація сигналу за часом ще називають частотою виборок, яка пов’язана з дискретизацією за часом виразом: 
(2.1)Для періодичного сигналу з періодом Т можна визначити за відомою частотою кількість виборок за період:
(2.2)Для періодичного сигналу існує взаємозв’язок між верхньою частотою сигналу, який кантується та кількістю виборок за період. Вченими К. Шенноном та В. Котельниковим ще в 30-х роках було доведено, що для точного відтворення первинного періодичного сигналу з його дискретного представлення необхідно, щоб частота виборок
повинна хоча б в два рази перевищувати максимальну частоту вхідного періодичного сигналу 
: 
(2.3)Це відповідає максимальному числу виборок за період
(2.4)При заданому максимальному значенні числа виборок
необхідно з вхідного аналогового сигналу виключити всі сигнал з частотою, вищою від . В протилежному випадку після зворотнього перетворення сигналу в ньому з’явиться сигнал пониженої частоти, який спотворить реальний вхідний сигнал. Тому на вході АЦП застосовують фільтр вищих гармонік з смугою пропускання не вище ніж частота . На схемі рис. 2.2 цей фільтр реалізований на основі RCелементів 
та 
.В сучасних цифрових пристроях РЗА застосовують АЦП з частотою виборок до 2000 Гц, що відповідає 40 виборкам за період промислової частоти 50 Гц. Пристрої з такою частотою виборок дозволяють контролювати вхідний сигнал з частотою до 1000 Гц. Це відповідає 20 гармоніці при основній частоті 50 Гц.
2.2 Вхідні бінарні сигнали
Для роботи захисту, крім аналогових сигналів, необхідно мати також інформацію про бінарні сигнали від інших пристроїв релейного захисту та автоматики, положення комутаційних апаратів тощо. На практиці ці сигнали ще називають дискретними. Щоб не плутати ці сигнали з дискретними сигналами, які отримуються після квантування пристроєм АЦП аналогових сигналів в подальшому будемо їх називати бінарними. Наприклад, з метою реалізації функції АПВ, ПРВВ; необхідно мати інформацію про стан вимикача, на який діє даний захист, для прискорення дії даного захисту по команді від захисту шин необхідно мати інформацію від вихідних кіл захисту шин тощо. На рис. 2.1 бінарний сигнал від зовнішнього пристрою (умовно показаний у вигляді зовнішнього реле KL) подається на вхідний перетворювач бінарних сигналів TL1.
В сучасних цифрових пристроях бінарні сигнали від зовнішніх пристроїв подаються через оптрони. Оптрон представляє собою електронний ключ у вигляді транзистора VT (рис. 2.3), який керується світлодіодом VD. Під час протікання струму через світлодіод (струм через світлодіод починає протікати після замикання контакта KL), останній подає сигнал на базу транзистраVT, який спрацьовує і на його виході з’являється сигнал Uвих, який сигналізує про зміну стану бінарного входу. Час спрацювання такого перетворювача мізерний і складає долі мікросекунди.
Рис. 2.3. Схема вводу дискретного сигналу
Для організації протікання струму через світлодіод VD після спрацювання зовнішнього контакта KL використовується зовнішнє джерело оперативного струму, як правило напругою 220 В (зрідка 110 В). Це є недоліком даної схеми. Тому що навіть після вимкнення від оперативного струму зовнішнього пристрою, де встановлене реле KL, на контактах цього реле присутня напруга від оперативних кіл. Це є небезпечним для обслуговуючого персоналу. Тому для запобігання ураження електричним струмом обслуговуючого персоналу під час проведення планових робіт для ініціалізації бінарних входів на інших пристроях, які мають зв’язок з даним пристроєм, застосовують джерело оперативного струму з пониженою напругою, наприклад джерело напругою 24 В (рис. 2.4), яке реалізоване на інверторному перетворювачі UVZ.
Рис. 2.4. Схема вводу дискретного сигналу на пониженій напрузі
Але така схема має два суттєвих недоліки. По перше, вона менш надійна, ніж схема, наведена на рис. 2.3 за рахунок наявності інверторного перетворювача UVZ. Технічно це досить складний ннапівпровідниковий елемент, який попередньо здійснює пертворення постійного струму напругою 220 В в змінну напругу підвищеної частоти, наприклад, 400 Гц. Після цього здійснюється перетворення цієї змінної напруги у постійну напругу 24 В з відповідною стабілізацією. Технічна реалізація такого складного перетворення понижує надійність функціювання перетворювача та схеми в цілому. Як показав досвід експлуатації схем з такими перетворювачами, наприклад панелей серії ПДЕ, найбільш ненадійним елементом таких схем є блоки живлення, які реалізовані на основі саме інверторних перетворювачів.
Крім того, застосування пониженої напруги в колах, де комутуються контакти реле KL (рис. 2.4), може приводити до незамикання кола контактами реле KL. Це пояснюється наступним чином. З часом в процесі експуатації поверхні цих контактів окислюються і після їх замикання стум в колі через ізолюючий окислений шар протікати не буде – схема працювати не буде. У випадку ж застосування напруги 220 В після замикання окислених контактів окислений шар буде пробиватись під дією цієї підвищеної напруги і в колі буде протікати струм, достатній для спрацювання схеми контролю бінарних вхідних сигналів (рис. 2.3).
Під час реалізації схеми вводу бінарного сигналу на основі оптрона, який споживає незначний струм (до 5 мА) слід пам’ятати, що можливе хибне спрацювання такої схеми за рахунок паразитних ємностей (рис. 2.5) , яка є між кабелями, які здійснюють зв’язок між окремими пристроями.
Рис. 2.5.Хибне спрацювання дискретного входу
Наприклад, реле KL2 з’єднане з іншим пристроєм за допомогою довгого кабеля. Так само довгим кабелем з’єднане реле KL, стан контактів якого контролюється оптроном VD(рис. 2.5). Ці кабелі прокладені поряд в одному каналі. Тому між ними є електричний зв’язок за рахунок паразитної ємності СП (на рис. 5 для простоти показана результуюча ємність між двома кабелями, насправді ця ємність є розподілена вздовж спільної ділянки між ними). Під час спрацювання ключа Sв перехідному процесі через паразитну ємність СП в колі оптрона з’являється сигнал, який може привести до його спрацювання. Це спрацювання буде хибним, тому що згідно схеми оптрон VD повинен контролювати стан контакта реле KLа не положення ключа S. Про те, цей сигнал буде тільки під час перехідного процесу, пов’язаного з комутацією ключа S. Тому, якщо на виході схеми поставити елемент затримки часу DTпорядка на 3 мс, можна відлагодити дану схему від хибної роботи.
2.3 Перетворення та зберігання інформації в цифровому пристрої РЗА
Цифрові сигнали від АЦП поступають в процесор, де вони обробляються за певним алгоритмом, реалізованим у вигляді програми. Сама програма зберігається в постійному запам‘ятовуючому пристрої (ПЗП) (ROM – ReadOnlyMemory – лише для читання). Це є перепрограмовуваний постійний запам‘ятовуючий пристрій з енергонезалежною пам‘ятю, тобто інформація в ньому зберігається навіть тоді, коли пристрій є вимкненим від зовнішнього живлення.