книги / Микропроцессорная система релейной защиты энергоблоков
..pdfМассогабарнтные показатели комплекса АпС МПРЗ
Элемент комплекса |
Уровень |
|
КО |
Стойка релейной защиты |
Комплекс- |
Стол резервного питания |
ный корпус |
То же |
|
УВМ «Искра 1256» |
|
Устройство печати «Роботрон 1154» |
* |
Клавиатура УВМ |
|
Пульт имитатора |
» |
Дисплей «РИН 609» |
|
Клавиатура |
» |
Комплекс аппаратных средств |
Комплекс |
Габаритные размеры, мм |
Масса, |
||
L |
Н |
|
|
В |
кг |
||
620 |
2250 |
600 |
370,0 |
1110 |
850 |
770 |
145,6 |
540 |
350 |
530 |
38,0 |
750 |
200 |
500 |
41,2 |
520 |
70 |
190 |
3.3 |
250 |
100 |
210 |
2.4 |
450 |
380 |
560 |
43,0 |
440 |
100 |
220 |
4.5 |
|
— |
— |
648,0 |
Примечание. Дисплей «РИН 609», клавиатура — средства отладки
Таблица 3.3
Объем, |
Удельная |
дм3 |
масса, |
|
кг/дм |
837,00 |
0,442 |
386,20 |
0,377 |
100,17 |
0,377 |
75,00 |
0,549 |
6,90 |
0,478 |
5,25 |
0,442 |
85,80 |
0,449 |
9,68 |
0,465 |
1516,00 |
0,427 |
Элемент стойки |
Уровень КО |
|
Габариты, мм |
|
Масса, |
Коли |
Объем, |
Удельная |
|
|
|
||||||
|
|
L |
Н |
В |
кг |
чество |
дм3 |
масса, |
|
|
|
|
|
|
|
|
кг/дм |
Корпус стойки РЗ |
Комплексный |
620 |
2250 |
600 |
175,44 |
1 |
837,0 |
0,210 |
Блок входных шунтов |
корпус |
540 |
160 |
250 |
7,92 |
1 |
21,6 |
0,367 |
Комплектный |
||||||||
Входной блок |
корпус |
540 |
|
250 |
13,20 |
1 |
21,6 |
0,609 |
Каркас |
160 |
|||||||
Блок коммутации и АЦП |
» |
540 |
160 |
250 |
12,30 |
1 |
21,6 |
0,569 |
Устройство микроЭВМ за |
Комплектный |
520 |
100 |
460- |
13,93 |
8 |
18,8 |
0,740 |
щиты |
корпус |
540 |
160 |
250 |
9,35 |
1 |
21,6 |
0,432 |
Выходной блок |
Каркас |
|||||||
Устройство питания блока |
Комплектный |
520 |
100 |
460 |
20,30 |
1 |
18,8 |
1,080 |
коммутации и АЦП |
корпус |
|
|
|
|
|
18,8 |
1,060 |
Устройство питания выход |
То же |
520 |
100 |
460 |
20,00 |
1 |
||
ного блока |
|
|
|
|
|
1 |
837,0 |
0,442 |
Стойка |
Комплексный |
620 |
2250 |
600 |
370,00 |
|||
|
корпус |
|
|
|
|
|
|
|
Элемент |
Объем, |
Масса, |
Мощность, |
Коли |
Коли |
Удель |
чество |
чество |
ная |
||||
комплекса |
дм3 |
кг |
кВт |
эле |
соеди |
масса, |
|
|
|
|
ментов |
нений |
кг/дм3 |
Стойка РЗ |
837,0 |
370,0 |
4,80 |
12798 |
65156 |
0,442 |
Стол резервного |
пи |
|
|
|
|
|
тания |
386,2 |
145,6 |
3,36 |
1742 |
4686 |
0,377 |
Система |
1223,2 |
515,6 |
8,16 |
14540 |
69842 |
0,421 |
Примечание. УВМ «Искра 1256» и средства отладки не рассмотрены.
Удель |
Плот |
|
ная |
ность |
Слож |
мощность, |
упаковки |
ность |
вт/дм3 |
1/дм3 |
|
5,8 |
15,3 |
7,80 X I О4 |
8,6 |
4,5 |
0,64 X I О4 |
6,7 |
11,9 |
8,44 |
показатели подсистемы УСО. Применение одноплатных и однокри стальных микроЭВМ существенно расширит возможности структур ного обеспечения надежности, в частности отказоустойчивости. Весьма сложная задача — улучшение массогабаритных показате лей подсистемы УСО. Как показали расчеты, бестрансформаторные схемы во входном блоке дают возможность уменьшить его массу на 40%.
4. АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭНЕРГОБЛОКОВ
4.1.Качество программных средств
Впроцессе создания ПС МПРЗ и на всех этапах жизненного цикла системы необходимо обеспечить высокое качество программ. Оценке качества ПС универсальных и управляющих ЭВМ уделя ется много внимания, поскольку от него зависят функциональные свойства управляющей системы [90, 55]. Очень сложной остается проблема количественной оценки свойств ПС, хотя и здесь есть успе хи [91, 92].
Всвязи с отсутствием общепринятой классификации свойств
ПС разработана структура качества конструкции ПС (рис. 4.1). Свойства, включенные в эту структуру, могут использоваться в ка честве критериальных. При разработке ПС можно выделить 7 этапов [93].
1. Общее проектирование системы управления и алгоритмов, включающее распределение задач системы, выбор методов управле ния, типа микроЭВМ, методов организации вычислений и структуры комплекса управляющих программ, формирование общего и част ного алгоритмов, организацию памяти. Выбор типа микроЭВМ и метода диспетчеризации в значительной степени определяется тре бованиями к временным характеристикам работы алгоритмов и к производительности системы. Для этой цели необходимо провести анализ вариантов структур системы, а также вариантов структу рирования комплекса программ и организации вычислительного процесса.
2. Формирование программной реализации общего алгоритма, т. е. распределение ресурсов микроЭВМ (времени, памяти, ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ, регистров) между группами программ, реализующими функциональные алгоритмы. Определяется общая структура ПС, выделяются приоритетные группы для диспетчеризации и стандарт
ные программы, формируются методы взаимодействия |
программ |
по управлению и информации. |
|
Важнейшая задача — выбор способа взаимодействия |
программ |
Структура
2. 211-
О /Ю Ж Н О С Т Ь
р'-2.212-
Модуиь -
НО СТЬ
г-1.214
Распреде
ленность
-1.2Д
Качество конструкции программных средств РЭ
Г 1222 • I |
|
1 . 2 . 2 3 I |
X |
|
||
1— |
1 - 1 . 2 . 2 4 |
г 1. г.25 - |
||||
|
Наблюда |
|
Коррект |
Устойчи |
Экономич- |
|
|
емость |
|
ность |
вость |
ность |
|
1— 1. 2. 221- |
|
|
|
|
||
|
Дрступ- |
|
Коррект |
Устойчи |
Эффектив |
|
|
ность |
|
ность |
вость к |
ность |
|
|
|
|
текстов |
отказам |
использова |
|
1- |
1. 2. 222- |
|
П С |
АпС |
ния |
|
Понятность |
|
|
|
ресурсов |
||
I— |
1 . 2 . 2 3 2 - |
Г - V 2 . 2 4 2 |
АпС |
|||
|
|
|||||
|
|
|
Коррект |
Устойчи |
|
|
|
|
|
ность |
вость К |
|
|
Г |
1 . 2 . 2 2 3 |
|
пм |
сбоям |
Г - 1 . 2 . 2 5 2 --------------------- |
|
|
Информа |
|
|
|
Трудоем |
|
|
тивность |
Г— 1.2.233 |
|
|||
|
г - 1 . 2 . 2 4 3 - |
кость |
||||
|
|
|
Коррект |
Устойчи |
||
|
|
|
эксплуата |
|||
1 - 1 . 2 . 2 2 4 |
|
ность |
вость К |
ции |
||
|
О ценива |
|
данных |
ошибкам |
|
|
|
емость |
г-1.2.234 |
|
|
||
|
|
|
Коррект |
I— 1 . 2 . 2 4 4 -------------------- |
|
|
|
|
|
Защитоспо- |
|
||
|
|
|
ность |
|
||
Г |
- 1 . 2 . 2 2 5 |
|
собность |
|
||
|
Документи- |
|
связей |
|
||
|
|
от несанкци |
|
|||
|
рованность |
|
|
онированно |
|
го доступа
1—1.2.26
Техноло гичность
1—1.2.261 ■
Структури - рованность
Г -1 . 2 . 2 6 2 -
Унификация
Г-1.2.263
Трудоем
кость
разработки
Рис. 4.1. Структура качества конструкции ПС МПРЗ
по информации и управлению микроЭВМ. На данном этапе подго тавливаются технологические средства, выбирается универсальная ЭВМ с развитой системой устройств и современной ОС.
3. Разработка программ на языках различного уровня, транс ляция, контроль и загрузка ПС МПРЗ.
4. Отладка программ с помощью тестов, получение статисти ческих и временных характеристик программ, проверка связей программных модулей (ПМ) по управлению и информации.
5. Подготовка машинных носителей для ввода программ в МПРЗ и документирование ПС.
6—7. Комплексная отладка ПС МПРЗ на цифровых имитацион ных, аналоговых, физических моделях объекта управления и натур ные испытания на реальном объекте.
На всех этапах необходимо контролировать основные показа тели качества ПС и целенаправленно управлять ими. При этом следует иметь в виду следующее: всякое сужение класса алгорит мов, на выполнение которых ориентируется ЭВМ, позволяет исклю чить из универсальной системы команд те из них, которые являют ся нетипичными для этого класса алгоритмов. С другой стороны возникает потребность использования дополнительных команд для выполнения операций, присущих этому классу алгоритмов. Особен ности алгоритмов РЗ, анализ разработанных ПС показывают, что необходимо частично изменить систему команд микроЭВМ «Элект роника-60» с целью введения сложных команд.
Любое расширение состава команд происходит за счет исполь зования дополнительных аппаратных средств. Поэтому, с точки зре ния стоимости и надежности, следует использовать минимальную систему команд. Вместе с тем ее расширение сокращает объем программ и время их выполнения. Реализация операций аппарат ным путем увеличивает затраты АпС, но позволяет обеспечить мак симальное быстродействие. Использование программных средств требует небольших затрат АпС, но значительных затрат времени на выполнение программ. В связи с этим наиболее характерные, часто используемые операции целесообразно реализовать в системе аппаратно. Экономию АпС, гибкость системы команд, ее расшире ние обеспечивает микропрограммное управление. Вместе с тем оно ограничивает быстродействие и уменьшает производительность ЭВМ с микропрограммным управлением.
Для определения наиболее важных свойств, разработанных ПС МПРЗ, были проведены их анализ и оценка (табл. 4.1).
Как показывают частотные характеристики системы команд ЗМ (рис. 4.2), наибольшую долю составляют команды пересылок данных (ПЕР) и команды передачи управления и ветвления (ПУВ), значительная часть приходится на команды арифметические одно адресные (API) и двухадресные (АР2). Существенно меньшую
|
|
Таблица 4.1 |
Основные показатели качества ПС МПРЗ |
|
|
Показатель |
УВМ |
ЗМ |
Количество функций ПО |
9 |
18 |
Количество ПМ |
80 |
71 |
Объем, команды |
1245 |
2581 |
Средняя длина ПМ, коман |
|
|
ды |
16 |
36 |
долю составляют команды логические одноадресные (ЛОГ1) и двух адресные (ЛОГ2). Модульная структура ПС РЗ повышает долю команд управления подпрограммами (УПП). Использование команд управления ЭВМ (УЭВМ) и прерываниями (ПРВ) незначительно.
2Ь,Ш
Рис. 4.2. Гистограмма систе мы команд ПС, вы полняющих функ ции РЗ
4.2. Структура программных средств
ПС МПРЗ делятся на внутреннее и внешнее программное обес печение (ПО) (рис. 4.3). Первое представляет собой совокупность ПС, которые используются для выполнения основных и вспомога тельных функций в процессе функционирования. К ним относятся программы диагностики, блока, реализующие функции защиты объ екта от всех видов ненормальных и аварийных режимов, и про граммы, обеспечивающие функционирование всей системы. ПС ди агностики объекта состоит из ПС функций защиты и ПС анализа функционирования МПРЗ. Система программ обеспечения функцио нирования МПРЗ включает ОС, а также ПС технического обслу живания МПРЗ. ОС предназначена для организации совместной работы ЗМ, управления обменом информацией между внешними устройствами и основной памятью микроЭВМ, координации рабо ты программ и распределения ресурсов машинного времени между ними. ОС содержит: управляющую программу-диспетчер, опреде ляющую очередность запуска остальных программ внутреннего ПО; программу ввода-вывода (супервизор), организующую обмен ин формацией между внешними устройствами и микроЭВМ системы; программы связи, обеспечивающие взаимодействие обслуживаю щего персонала и МПРЗ в процессе эксплуатации и технического обслуживания.
Внешнее ПО — это совокупность программ, которые не исполь зуются на этапе нормальной эксплуатации системы, и, таким обра зом, не являются его внутренней составной частью. Однако их при менение на этапе составления, отладки, испытания и сдачи в экс плуатацию программ внутреннего программного обеспечения су щественно сокращает длительность этих этапов. Внешнее ПО со стоит из ПС автоматизации программирования, ПС технического обслуживания МПРЗ. Стандартное ПО используемых микроЭВМ является составной частью ПС системы и входит в соответствую щие функциональные подсистемы. Стандартное ПО УВМ представ ляет собой совокупность управляющих программ, программных средств автоматизации программирования и программ проверки работоспособности УВМ. В состав управляющих программ входят:
1. Начальный загрузчик, который определяет объем ОЗУ, уста новку исходного числа, разрядность регистров данных и их очист ку, первоначальное распределение ОЗУ, первоначальное селектирование операторов ввода-вывода, с установкой формата вводавывода информации, вид работы УВМ.
2. Диспетчер, который организует: работу в режиме «счет», в режиме «ввод программы», управление при возникновении оши бочных ситуаций; управление работой ПУ по прерываниям; индика цию результатов счета.
ПС дежурного оператора
Рис. 4.3. Структура ПС МПРЗ