216EA61B ialah Unit Input Analog kritikal dalam sistem perlindungan penjana berangka ABB REG 216, berfungsi sebagai jambatan antara sistem dan pengubah arus dan voltan utama. Ia bertindak sebagai 'organ deria' sistem perlindungan, bertanggungjawab untuk penyaman, pengasingan, pendigitan isyarat analog berterusan (arus tinggi, voltan tinggi) daripada sistem kuasa utama, dan menukarkannya kepada data diskret yang boleh difahami dan diproses oleh pemproses digital. Ketepatan penukaran, kestabilan dan prestasi masa nyatanya secara langsung menentukan ketepatan keseluruhan ukuran dan penilaian sistem perlindungan, membentuk asas untuk memastikan operasi fungsi perlindungan yang boleh dipercayai.
Unit ini menggunakan teknologi penukaran analog-ke-digital berprestasi tinggi dan litar pemprosesan isyarat ketepatan, memastikan sampel data berkualiti tinggi walaupun dalam persekitaran elektromagnet sistem kuasa yang kompleks. Sebagai sumber data utama pada bas selari B448C, 216EA61B menyediakan asas data tunggal untuk pengiraan perlindungan seterusnya, rakaman gangguan, paparan ukuran dan fungsi lain. Prestasinya secara langsung memberi kesan kepada kebolehpercayaan hampir semua fungsi perlindungan utama, seperti perlindungan pembezaan, perlindungan arus lampau dan perlindungan kuasa.
2. Fungsi Teras
Fungsi teras 216EA61B berkisar pada pemerolehan dan pendigitalan isyarat analog, yang ditunjukkan secara khusus dalam aspek berikut:
1. Pemerolehan Isyarat Analog Berbilang Saluran
Kapasiti Saluran: Setiap unit 216EA61B menyediakan 24 saluran input analog bebas. 24 saluran ini diperuntukkan melalui dua penyambung standard:
Keserasian Isyarat: Direka untuk menerima isyarat analog peringkat rendah sekunder daripada Unit Transformer Input 216GW61. Isyarat ini telah pun diasingkan dan diubah oleh 216GW61, dengan amplitud yang sesuai untuk keperluan input 216EA61B (cth, dalam julat ±40V), meliputi semua ukuran yang diperlukan untuk sistem kuasa seperti arus tiga fasa, voltan tiga fasa, arus jujukan sifar, voltan jujukan sifar, dsb.
2. Penukaran Analog-ke-Digital Ketepatan Tinggi
Teras Penukaran: Unit ini menyepadukan Penukar Analog-ke-Digital (ADC) 24 saluran berprestasi tinggi, bertanggungjawab untuk menukar isyarat analog berterusan kepada nilai digital diskret.
Julat Penukaran: Menyokong julat voltan masukan yang luas -40V hingga +40V, mencukupi untuk menampung amplitud isyarat semasa pelbagai operasi biasa dan keadaan kerosakan.
Ketepatan dan Penyelesaian Penukaran: Menggunakan ADC beresolusi tinggi, memastikan arus kerosakan atau perubahan voltan walaupun kecil dapat dikesan dengan tepat, memberikan sokongan data untuk fungsi perlindungan kepekaan tinggi (cth, perlindungan pembezaan). Ketepatan penukaran secara langsung mempengaruhi ketepatan pengukuran dan operasi tepat tetapan perlindungan.
3. Prapemprosesan Data dan Persampelan Disegerakkan
Unit Prapemprosesan: Unit ini mengandungi prapemproses khusus yang menjalankan pemprosesan awal pada data sampel mentah yang didigitalkan, seperti pengesahan, penapisan (menindas hingar frekuensi tinggi) dan pemformatan data.
Pensampelan Disegerakkan: Memastikan pensampelan untuk semua saluran berlaku pada masa yang sama. Ini penting untuk fungsi perlindungan yang bergantung pada perhubungan fasa (cth, pembezaan, arah kuasa, pengukuran impedans), mengelakkan ralat fasa dan kesilapan pengiraan yang disebabkan oleh pensampelan tidak segerak.
4. Komunikasi Bas Selari
Antara Muka Bas: Sebagai unit aktif pada bas selari B448C, 216EA61B bertanggungjawab secara berkala dan pantas menghantar data ukuran digital yang ditukar dan diproses ke dalam bas.
Peruntukan Data: Ia adalah satu-satunya sumber data ukuran mentah untuk Unit Pemprosesan 216VC62a. Algoritma perlindungan dalam unit pemprosesan bergantung sepenuhnya pada aliran data masa nyata yang disediakan oleh 216EA61B untuk pengiraan dan keputusan.
5. Ujian Kendiri dan Pemantauan Status
Pemantauan Dalaman: Unit ini mempunyai keupayaan pemantauan kendiri yang komprehensif, secara berterusan menyemak status dalamannya, termasuk:
Bekalan Kuasa Dalaman: Sama ada kuasa operasi +5V adalah normal.
Voltan Rujukan: Sama ada voltan rujukan yang diperlukan untuk penukaran A/D berada dalam toleransi yang dibenarkan.
Jam Dalaman: Sama ada jam pensampelan beroperasi dengan betul.
Status Memori: Sama ada RAM dan ROM berfungsi dengan baik.
Pelaporan Kerosakan: Setelah mengesan kerosakan dalaman, ia segera melaporkannya kepada sistem melalui bas dan menerangi penunjuk penggera panel hadapan, memastikan sistem dapat melihat dengan segera isu tersebut dan mengambil langkah keselamatan seperti menyekat.
3. Prinsip Kerja
Prinsip kerja 216EA61B ialah rantaian penukaran yang tepat dan berterusan daripada isyarat fizikal kepada maklumat digital. Aliran kerja terperincinya adalah seperti berikut:
1. Penerimaan Isyarat dan Penyaman Bahagian Hadapan
Sumber Input: Pengubah Arus Utama (CT) dan Pengubah Voltan (VT) mengecilkan arus dan voltan tinggi sistem kepada nilai menengah yang standard dan selamat (cth, 1A/5A, 100V/110V).
Pengasingan dan Transformasi Utama: Isyarat sekunder ini mula-mula disambungkan ke Unit Transformer Input 216GW61. 216GW61 menyediakan pengasingan elektrik dan perisai elektromagnet antara bahagian utama dan elektronik perlindungan, langkah pertama yang kritikal untuk keselamatan peralatan dan penolakan hingar mod biasa. Ia juga boleh melakukan penskalaan amplitud selanjutnya untuk melaraskan tahap isyarat kepada yang lebih sesuai untuk 216EA61B.
Penghantaran Kabel: Isyarat analog peringkat rendah yang diproses oleh 216GW61 dihantar melalui kabel standard terlindung ke penyambung belakang unit 216EA61B.
2. Proses Penukaran Analog-ke-Digital
Penghalaan Isyarat: Apabila memasuki 216EA61B, 24 isyarat analog dihalakan ke tatasusunan suis analog dalaman.
Sampel-dan-Tahan: Semasa setiap kitaran pensampelan, dikawal oleh jam pemasaan ketepatan dalaman unit, suis analog secara berurutan menyambungkan setiap isyarat saluran ke litar Sample-and-Hold (S/H). Litar ini 'membekukan' nilai isyarat analog yang berubah serta-merta, memastikan voltan yang ditukar kekal malar semasa tempoh penukaran A/D, mengelakkan ralat penukaran disebabkan oleh variasi isyarat. Ini adalah aspek teknikal utama untuk mencapai pensampelan disegerakkan berbilang saluran.
Penukaran A/D: Output voltan malar daripada litar S/H disalurkan ke dalam Penukar Analog-ke-Digital (ADC) berketepatan tinggi. ADC menukar nilai voltan analog ini kepada kod digital binari yang sepadan. Proses penukaran ini melibatkan pengkuantitian dan pengekodan, yang resolusi dan linearitinya menentukan sama ada hasil digital mencerminkan nilai analog asal dengan tepat.
Penimbalan Data: Nilai digital yang ditukar disimpan sementara dalam penimbal data dalam unit.
3. Pemprosesan Data dan Penghantaran Bas
Prapemprosesan: Pemproses bersama 80C186 terbina dalam unit diaktifkan. Ia melakukan pemprosesan yang diperlukan pada data output ADC mentah, seperti:
Pengesahan Data: Memastikan integriti data.
Penapisan Digital: Menggunakan penapis perisian untuk melancarkan lagi data dan menyekat gangguan dalam jalur frekuensi tertentu.
Pemformatan Data: Menyusun data ke dalam format tertentu yang mematuhi protokol komunikasi bas B448C dan menambah cap masa jika diperlukan.
Timbang Tara dan Penghantaran Bas: Data praproses dihantar ke litar antara muka bas. Antara muka ini termasuk Memori Dwi-Port (DPM) 64 kByte untuk pertukaran data berkelajuan tinggi dengan bas B448C. 216EA61B bertindak sebagai peranti hamba pada bas tetapi memulakan permintaan bas apabila ia perlu memuat naik data. Setelah mendapat kawalan bas, ia menulis blok nilai ukuran terkini untuk semua saluran ke dalam DPM, menjadikannya tersedia untuk induk bas (cth, 216VC62a) untuk dibaca. Proses ini berkitar pada kadar yang sangat tinggi, memastikan pemproses perlindungan sentiasa mempunyai akses kepada keadaan sistem terkini.
4. Penyelarasan Sistem dan Aliran Data
Sistem Gelung Tertutup: Unit pemprosesan 216VC62a membaca nilai ukuran digital yang disediakan oleh 216EA61B daripada bas dan menjalankan algoritma perlindungan. Jika algoritma memutuskan tindakan diperlukan, ia menghantar arahan melalui bas ke unit output seperti 216AB61 atau 216DB61.
Jaminan Prestasi Masa Nyata: Keseluruhan rantaian data, daripada pensampelan oleh 216EA61B kepada pemprosesan oleh 216VC62a dan kemudian kepada pelaksanaan output, mesti disiapkan dalam masa yang sangat singkat (biasanya milisaat) untuk memenuhi keperluan kelajuan untuk pembersihan kerosakan sistem kuasa. Kadar pensampelan dan kecekapan penghantaran bas 216EA61 adalah kunci untuk memastikan prestasi masa nyata ini.
5. Mekanisme Gagal-Selamat
Gelung Pemantauan: Litar pemantauan dalaman sentiasa memeriksa komponen utama seperti ADC, sumber rujukan dan bekalan kuasa. Jika anomali dikesan, seperti voltan rujukan di luar toleransi atau kegagalan jam dalaman, litar pemantauan segera menetapkan daftar status unit.
Penggera Sistem: Unit melaporkan 'Penggera Peranti Am' kepada sistem melalui bas dan menyalakan LED 'ALARM' merah pada panel hadapan. Setelah menerima penggera ini, program diagnostik sistem mungkin menurunkan taraf status sistem berdasarkan keterukan kerosakan dan fungsi perlindungan menyekat bergantung pada data daripada unit ini, menghalang pemalsuan akibat data yang salah. Pada masa yang sama, ia berhenti menghantar data yang tidak sah atau tidak boleh dipercayai ke bas, menghalang pemproses daripada membuat pertimbangan berdasarkan data yang rosak.
4. Seni Bina Perkakasan
Reka bentuk perkakasan 216EA61B dibina berdasarkan pemprosesan isyarat berketepatan tinggi dan penghantaran data:
Struktur Fizikal: Unit pemalam, 2 bahagian standard (2T) lebar, boleh dimasukkan dari hadapan ke dalam rak peralatan.
Komponen Teras:
128 kByte EPROM: Menyimpan perisian tegar unit dan program pengendalian.
RAM 64 kByte: Berfungsi sebagai ingatan masa jalan utama.
8 kByte EEPROM: Digunakan untuk menyimpan parameter boleh dikonfigurasikan dan data penentukuran.
Bahagian Hadapan Analog: Termasuk suis analog pemultipleks dan litar Sampel-dan-Tahan, bertanggungjawab untuk penghalaan dan penstabilan isyarat.
Penukar Analog-ke-Digital (ADC): ADC 24-saluran teras yang melakukan penukaran analog-ke-digital.
Pemproses Prapemprosesan: Mikropemproses 80C186, bertanggungjawab untuk prapemprosesan data dan kawalan unit.
Antara Muka Bas: 64 kByte DPM/RAM, membolehkan pertukaran data berkelajuan tinggi yang lancar dengan bas B448C.
Ingatan:
Bekalan Kuasa: Penukar DC/DC dalaman memperoleh kuasa pengendalian unit, menjana bekalan digital +5V yang diperlukan (dan mungkin ±15V untuk litar analog) daripada bekalan tambahan DC 24V yang diperoleh melalui bas B448C.
5. Petunjuk dan Operasi Panel Hadapan
Petunjuk:
LED ALARM Merah: Menunjukkan kerosakan/penggera unit dalaman. Bercahaya apabila kerosakan perkakasan dikesan (cth, kuasa, jam, memori, kerosakan bahagian analog). Unit mungkin telah berhenti mengeluarkan data yang sah.
LED MST kuning: Penunjuk induk. Berkelip atau menyala apabila unit mengakses bas B448C sebagai induk untuk penghantaran data.
LED RUN Hijau: Penunjuk jalankan. Ini adalah penunjuk paling kritikal untuk menentukan sama ada unit beroperasi secara normal. Semasa operasi biasa, lampu ini mesti menyala secara berterusan, menunjukkan program penukaran A/D sedang berjalan dan data sedang diproses dan disediakan untuk penghantaran. Jika lampu ini dimatikan, ini bermakna pembolehubah terukur yang didigitalkan tidak dihantar ke bas dan fungsi perlindungan akan kehilangan sumber datanya.
Soket Operasi:
PASIF: Memasukkan pin pintasan menyekat penukar A/D, dan unit berhenti menghantar sebarang data (pembolehubah terukur berdigit) ke bas. Data yang telah disimpan dan jadual pembolehubah ukuran tidak dipadamkan tetapi tidak lagi dikemas kini. Mod ini digunakan untuk penyahpepijatan sistem atau mencari kesalahan, menghalang data tidak sah daripada mengganggu sistem.
TETAPAN SEMULA: Memasukkan pin pintasan secara ringkas memulakan semula program unit. Semua unit dimulakan semula dan jadual pembolehubah ukuran yang disimpan dipadamkan. Operasi ini harus digunakan dengan berhati-hati.
6. Tatarajah dan Tetapan
Tetapan Perkakasan: Unit 216EA61B itu sendiri tidak memerlukan pelompat perkakasan atau tetapan suis DIP. Ciri salurannya ditentukan oleh perisian tegar dalaman dan reka bentuk.
Konfigurasi Perisian: Semua konfigurasi dilakukan melalui antara muka pengguna mudah alih yang disambungkan ke 216VC62a:
Tugasan Saluran: Dalam konfigurasi perisian 216VC62a, tetapkan pelbagai saluran pengukuran 216EA61B (CH01-CH24) kepada fungsi perlindungan khusus. Contohnya, tetapkan CH01-CH03 sebagai arus fasa Pemegun Penjana A, B, C untuk perlindungan pembezaan 87G dan perlindungan arus lebih 51.
Tetapan Parameter: Tentukan nilai undian untuk setiap saluran, cth, sama ada arus undian untuk saluran semasa ialah 1A atau 5A, atau voltan terkadar untuk saluran voltan ialah 100V atau 110V. Tetapan ini penting kerana ia memastikan ketepatan pengiraan per unit dan perbandingan tetapan dalam algoritma perlindungan.
Faktor Penskalaan: Jika perlu, konfigurasikan faktor penskalaan individu untuk mengimbangi nisbah CT/VT atau kehilangan talian.
7. Diagnostik dan Penyelenggaraan Kendiri
216EA61B menampilkan diagnostik kendiri yang komprehensif, dengan statusnya dilaporkan melalui daftar status peranti:
Item Dipantau: Sertakan bekalan dalaman +5V, status penukar A/D, voltan rujukan, RAM/ROM, komunikasi bas, bekalan bahagian analog, dsb.
Respons Kesalahan: Apabila berlaku kerosakan, LED ALARM merah menyala, daftar status ditetapkan (cth, SSG), dan penggera sistem dihantar melalui laluan bas SML. Kerosakan yang teruk boleh mencetuskan sistem 'Permulaan Hangat'.
Petunjuk Penyelenggaraan: Semasa pemeriksaan rutin, perhatikan sama ada LED RUN hijau sentiasa menyala. Jika LED ALARM merah menyala atau LED RUN dimatikan, ia menunjukkan kerosakan unit. Gunakan antara muka pengguna untuk menyemak maklumat diagnostik tertentu. Sentiasa matikan kuasa tambahan rak sebelum memasang atau mencabut palam unit.
8. Senario Aplikasi
216EA61B ialah unit pemerolehan data teras untuk aplikasi berikut:
Perlindungan Penjana: Memperoleh semua isyarat arus dan voltan daripada terminal penjana dan neutral.
Perlindungan Transformer: Memperoleh arus dan voltan dari semua sisi untuk perlindungan pembezaan dan sandaran.
Perlindungan Motor: Memperoleh arus dan voltan litar bekalan.
Perlindungan Penyalur: Memperoleh arus talian dan voltan busbar.
Sebarang aplikasi perlindungan dan pemantauan kuasa yang memerlukan pemerolehan kuantiti elektrik AC berbilang saluran berketepatan tinggi.
