Il 216VC62A è l'unità di elaborazione centrale dei sistemi di protezione numerica del generatore ABB REG 216 e di controllo REC 216, giustamente considerato il 'cervello' dell'intero RE. Sistema 216. È molto più di un semplice processore; è una piattaforma di calcolo e controllo completa, altamente integrata e potente. Questa unità intraprende i compiti critici di esecuzione di tutti gli algoritmi di protezione, esecuzione di operazioni di funzioni logiche, gestione e coordinamento del sistema e comunicazione con il mondo esterno (ad esempio, sistemi di monitoraggio). Il suo design mira a fornire potenza di calcolo, affidabilità, flessibilità e scalabilità estremamente elevate per la protezione di apparecchiature elettriche complesse.
In quanto unità di elaborazione centrale del sistema, il 216VC62a è responsabile dell'esecuzione di tutte le librerie software di protezione e funzioni logiche integrate, della memorizzazione di tutte le configurazioni e impostazioni dell'utente e della gestione dello scambio di dati tra le unità interne del sistema. Sia che venga utilizzato per proteggere piccoli generatori o grandi trasformatori e alimentatori ad alta tensione, il 216VC62a può essere adattato con precisione a vari requisiti applicativi grazie al suo potente hardware e alla configurazione software flessibile, che lo rendono il componente decisivo per ottenere una protezione precisa, veloce e affidabile.
2. Funzioni principali
Le funzioni del 216VC62A sono complete e potenti, riassunte nelle seguenti aree principali:
1. Esecuzione e calcolo della funzione di protezione
Libreria di moduli software: all'interno dell'unità è consolidata una libreria completa di moduli software di funzioni logiche e di protezione. Ciò include decine di funzioni, dalla protezione di base da sovracorrente, sovratensione, sottotensione, sovrafrequenza, sottofrequenza, alla protezione differenziale complessa (ad esempio, differenziale del generatore, differenziale del trasformatore), protezione dai guasti a terra dello statore (ad esempio, 3a armonica, tipo di iniezione), protezione dalla perdita di eccitazione, protezione dall'inversione di potenza, ecc.
Capacità di calcolo: ciascuna unità 216VC62A fornisce il 425% di capacità di calcolo. Questa percentuale rappresenta l'abbondanza della sua potenza di elaborazione, consentendo agli utenti di attivare un gran numero di funzioni di protezione ed eseguire combinazioni logiche complesse in un unico sistema. Un rack standard può ospitare fino a due unità 216VC62A, raggiungendo una capacità di calcolo totale fino all'850% per soddisfare le applicazioni più esigenti.
Elaborazione in tempo reale: l'unità acquisisce continuamente le misure del sistema (correnti, tensioni) digitalizzate dall'unità di ingresso analogico 216EA61 tramite il bus B448C e confronta questi dati in tempo reale con le impostazioni definite dall'utente per ciascuna funzione di protezione attivata. Una volta soddisfatte le condizioni operative, genera immediatamente il segnale o il comando di sgancio corrispondente.
2. Configurazione del sistema e gestione dei dati
Centro di configurazione: l'intera configurazione software del RE. Il sistema 216 è memorizzato interamente nell'unità 216VC62A. Ciò include:
Selezione e attivazione delle funzioni: selezione e attivazione delle funzioni di protezione richieste per l'apparecchiatura specifica da proteggere dalla libreria software.
Configurazione delle impostazioni: impostazione delle soglie di funzionamento, dei ritardi temporali, delle curve caratteristiche e di altri parametri per ciascuna funzione attivata.
Assegnazione del segnale I/O: definizione della mappatura tra tutti i canali di ingresso/uscita e le funzioni di protezione. Ad esempio, assegnando un canale di ingresso binario (ad esempio CHI01) a una funzione di protezione come segnale di blocco o designando un canale di uscita di sgancio (ad esempio CHO01) come uscita di sgancio per la protezione differenziale.
Memorizzazione dei dati: l'unità contiene più tipi di memoria per:
Memorizzazione delle configurazioni e delle impostazioni dell'utente.
Registrazione di sequenze di eventi, comprese operazioni di protezione, modifiche dello stato binario, modifiche dello stato del sistema, ecc., con timestamp precisi.
Registrazione dei disturbi (registrazione dei guasti), registrazione di dati analogici e binari prima e dopo un guasto per l'analisi post-evento.
3. Comunicazioni e interfacce di sistema
Master bus interno: Il 216VC62A è uno dei principali master di comunicazione sul bus parallelo B448C, responsabile dell'inizializzazione e della gestione dello scambio dati con altre unità elettroniche (216EA61, 216AB61, 216DB61, ecc.).
Gateway di comunicazione esterna: questa unità è il gateway per la RE. Sistema 216 per connettersi al mondo esterno, supportando molteplici protocolli di comunicazione per una perfetta integrazione nel monitoraggio delle sottostazioni o nei sistemi di automazione:
SPA Bus: Interfaccia sempre disponibile, protocollo di comunicazione tradizionale di ABB.
Bus LON: supportato tramite scheda PCMCIA.
Bus interbay MCB: utilizzato per i sistemi di monitoraggio delle sottostazioni (SMS).
Bus di processo MVB: supportato tramite scheda PCMCIA, utilizzato per i sistemi di automazione più avanzati.
Interfaccia utente: l'interfaccia RS-232 sul pannello anteriore viene utilizzata per collegare un'interfaccia utente portatile, che è il mezzo principale per la configurazione del sistema, la modifica delle impostazioni, il monitoraggio dello stato e la lettura dei dati.
4. Monitoraggio e diagnostica del sistema
Controller diagnostico principale: il 216VC62A esegue la routine diagnostica principale del sistema, monitorando continuamente la propria salute e lo stato di tutte le altre unità collegate tramite il bus.
Gestione dello stato del sistema: valuta i segnali di guasto provenienti da tutti i dispositivi e imposta di conseguenza lo stato generale del sistema di protezione ('Nessun errore', 'Errore urgente', 'Errore fatale'), bloccando le funzioni di protezione se necessario (ad esempio, quando viene rilevato un errore fatale) per garantire la sicurezza del sistema.
Registrazione eventi: tutti gli avvii del sistema, gli errori, i cambiamenti di stato, ecc. vengono registrati nell'elenco eventi per l'analisi del personale di manutenzione.
5. Orologio e conservazione dei dati
Sincronizzazione dell'orologio: l'orologio interno dell'unità può essere sincronizzato tramite l'interfaccia bus oggetto con il sistema di monitoraggio della sottostazione o collegato a un orologio radio, garantendo la precisione temporale per tutte le registrazioni degli eventi del sistema.
Conservazione dei dati: dotato di un condensatore dorato che fornisce alimentazione di backup alla memoria durante una breve interruzione dell'alimentazione ausiliaria del sistema, garantendo che l'elenco degli eventi e i dati del registratore di disturbi non vengano persi.
3. Principio di funzionamento
Il funzionamento del 216VC62A è un processo multitasking complesso, continuo e che interagisce strettamente con l'hardware. Il suo flusso operativo può essere suddiviso nelle seguenti fasi chiave:
1. Avvio e inizializzazione del sistema
Quando viene attivata l'alimentazione ausiliaria del sistema o dopo un ripristino tramite la presa RESET, il 216VC62A inizia la sequenza di avvio. Esegue innanzitutto un autotest dell'hardware, controllando se il processore, la memoria e l'interfaccia del bus sono normali. Successivamente, si avvia il programma diagnostico, interrogando la configurazione e lo stato di tutte le altre unità elettroniche del sistema tramite il bus B448C per garantire che l'attuale layout hardware corrisponda alla configurazione predefinita nel software. Se la configurazione è corretta e non sono presenti errori hardware, lo stato del sistema viene impostato su 'Nessun errore' e il programma di protezione principale inizia a funzionare. Questo processo genera un record di eventi 'Avvio del sistema a freddo' o 'Avvio del sistema a caldo'.
2. Ciclo di acquisizione ed elaborazione dei dati
Durante il normale funzionamento, il sistema entra in un ciclo di elaborazione continuo:
Acquisizione dati: il 216VC62A acquisisce periodicamente valori campione digitalizzati per tutti i canali di misurazione (ad esempio, correnti trifase, tensioni) dall'unità di ingresso analogico 216EA61 tramite il bus B448C. Contemporaneamente, legge anche lo stato di tutti i segnali binari esterni dai moduli di ingresso binario 216DB61 e 216EB61.
Elaborazione e calcolo dei dati: i dati grezzi acquisiti vengono immessi nei corrispondenti moduli funzionali di protezione attivati per il calcolo. Ad esempio, il modulo di protezione differenziale calcola la somma vettoriale (corrente differenziale) delle correnti provenienti da lati diversi e la confronta con il valore impostato; il modulo di massima corrente calcola il valore efficace della corrente e lo valuta rispetto alle curve caratteristiche a tempo indipendente o a tempo inverso.
Operazioni logiche: allo stesso tempo vengono eseguite in parallelo anche funzioni logiche complesse configurate dall'utente tramite software. Queste funzioni logiche possono combinare le uscite di più elementi di protezione e segnali di ingresso binari utilizzando 'AND', 'OR', 'NOT', ecc., per generare uscite di controllo o di segnale finali.
3. Decisione di protezione e uscita di comando
Quando il risultato del calcolo di una funzione di protezione soddisfa la sua condizione operativa:
Generazione del segnale: la funzione genera un comando di sgancio o un'indicazione di segnale.
Assegnazione del comando: in base alla mappatura del software preconfigurata, questo comando viene automaticamente indirizzato al canale di uscita designato. Ad esempio, il comando di intervento della protezione differenziale viene inviato al canale CHO01 di un'unità 216DB61; mentre un segnale di sovracorrente viene inviato al canale CHO10 di un'unità 216AB61.
Pubblicazione bus: il 216VC62A pubblica questi comandi di uscita come pacchetti di dati tramite il bus B448C alle rispettive unità di uscita (216AB61 per segnali, 216DB61 per sgancio).
4. Comunicazione e interazione esterna
Gestione ciclica dei dati: durante l'elaborazione della logica di protezione, anche le interfacce di comunicazione del 216VC62A funzionano costantemente. Risponde alle richieste provenienti dall'interfaccia utente portatile (ad esempio, lettura di misurazioni, modifica di impostazioni) o esegue scambi periodici di dati con il sistema di monitoraggio superiore, caricando misurazioni, stato, informazioni sugli eventi e ricevendo comandi di controllo o impostando modifiche da remoto.
Gestione dei dati di disturbo: quando viene attivata una registrazione di disturbo, l'unità gestisce la memorizzazione dei dati di registrazione. Il personale di manutenzione può successivamente leggere questi dati tramite l'interfaccia utente o l'interfaccia di comunicazione per un'analisi dettagliata dei guasti.
5. Automonitoraggio continuo e risposta ai guasti
Watchdog: l'unità contiene un timer watchdog. Il programma principale deve periodicamente (almeno ogni 50 ms) resettarlo. Se il programma viene eseguito in modo anomalo ('fugge') e non riesce a reimpostare il watchdog in tempo, il timeout del timer imporrà un ripristino del processore, provocando un 'Avvio del sistema a caldo' e registrando un evento di 'Errore software' o 'Timeout watchdog'.
Test della memoria: il programma diagnostico testa ciclicamente la propria RAM, EPROM ed EEPROM per garantire l'integrità dei dati.
Aggregazione dello stato: riceve continuamente le informazioni sul registro dello stato del dispositivo inviate tramite il bus da tutte le altre unità. Dopo aver rilevato qualsiasi unità che segnala un guasto, valuta immediatamente l'impatto di questo guasto sulla sicurezza generale del sistema, aggiorna lo stato del sistema (ad esempio, su 'Errore urgente') e attiva i corrispondenti segnali di allarme remoto tramite le linee bus SML e CK (ad esempio, causando il ripristino di CHO01 e CHO02 di 216AB61).
4. Architettura hardware
La potente funzionalità del 216VC62A deriva dal suo design hardware avanzato:
Unità di elaborazione centrale (CPU): utilizza un processore Intel 80486 DX-2, 50 MHz, che fornisce potenza di calcolo sufficiente per l'esecuzione di algoritmi di protezione complessi e attività in tempo reale.
Gerarchia della memoria:
Memoria di programma: Flash EPROM da 4 MByte, utilizzata per la memorizzazione permanente della libreria software di protezione e funzioni logiche.
Memoria principale: 2 MByte RAM, che funge da memoria di runtime per i programmi.
Memoria dati: Flash EEPROM da 2 MByte, utilizzata per memorizzare configurazioni utente, impostazioni, eventi e dati del registratore di disturbi. Questa memoria viene mantenuta dal condensatore dorato durante l'interruzione dell'alimentazione.
Memoria interfaccia bus: 64 kByte DPM/RAM, utilizzata per lo scambio veloce di dati con il bus B448C.
Interfacce di comunicazione:
Pannello frontale Interfaccia RS-232: per collegare l'interfaccia utente portatile.
Interfaccia bus SPA: interfaccia RS-232 fissa.
Slot PCMCIA: per espandere i protocolli bus LON o bus MVB.
Alimentazione: alimentato dall'alimentazione ausiliaria a 24 V CC fornita tramite il bus B448C.
5. Indicazioni e funzionamento del pannello frontale
Indicatori:
LED AL rosso: Indica un guasto/allarme dell'unità interna.
LED MST giallo: lampeggia o si accende quando l'unità accede al bus B448C in un ruolo master.
LED gialli L1, L2: indicano lo stato del sistema (L1/L2: spento/spento=nessun errore; acceso/spento=errore urgente; acceso/acceso=errore fatale).
LED gialli L3, L4: indicano lo stato della comunicazione con l'interfaccia utente (L3=Trasmissione, L4=Ricezione).
LED giallo L5: lampeggia alla ricezione di un telegramma wink del bus LON.
LED giallo L6: si accende durante le operazioni di scrittura sulla Flash EEPROM.
Prese operative:
PSV: L'inserimento del pin di cortocircuito blocca le funzioni dell'unità, ponendola in modalità passiva.
RESET: L'inserimento del pin di cortocircuito riavvia il programma, reinizializzando tutte le unità, ma l'elenco degli eventi non viene perso.
6. Applicazione e importanza
Il 216VC62A è la chiave per RE. 216 raggiungendo la sua 'configurabilità' e la sua 'adattabilità'. Attraverso la configurazione software di questa unità, la stessa piattaforma hardware può essere trasformata in un sistema di protezione personalizzato per piccoli generatori idroelettrici, grandi gruppi elettrogeni termici, grandi motori sincroni, importanti trasformatori di potenza o alimentatori ad alta tensione. Le sue potenti capacità di comunicazione lo rendono un nodo intelligente nella moderna sottostazione digitale, consentendo l'interconnessione delle informazioni e la manutenzione remota. Pertanto, comprendere e padroneggiare le funzioni e i principi del 216VC62A è fondamentale per la corretta applicazione, manutenzione e diagnostica dell'intero sistema REG 216/REC 216.
