De 216VC62A is de kernverwerkingseenheid van de ABB REG 216 numerieke generatorbeveiliging en REC 216 besturingssystemen, die terecht worden beschouwd als het 'brein' van de hele RE. 216 systeem. Het is veel meer dan een eenvoudige processor; het is een sterk geïntegreerd, krachtig, uitgebreid computer- en besturingsplatform. Deze eenheid voert de cruciale taken uit: het uitvoeren van alle beveiligingsalgoritmen, het uitvoeren van logische functiebewerkingen, systeembeheer en -coördinatie, en het communiceren met de buitenwereld (bijvoorbeeld monitoringsystemen). Het ontwerp is gericht op het bieden van extreem hoge rekenkracht, betrouwbaarheid, flexibiliteit en schaalbaarheid voor de bescherming van complexe elektrische apparatuur.
Als centrale verwerkingseenheid van het systeem is de 216VC62a verantwoordelijk voor het uitvoeren van alle ingebouwde softwarebibliotheken voor bescherming en logische functies, het opslaan van alle gebruikersconfiguraties en instellingen en het beheren van de gegevensuitwisseling tussen de interne eenheden van het systeem. Of de 216VC62a nu wordt gebruikt om kleine generatoren of grote transformatoren en hoogspanningsvoedingen te beschermen, hij kan dankzij zijn krachtige hardware en flexibele softwareconfiguratie nauwkeurig worden aangepast aan verschillende toepassingsvereisten, waardoor hij het beslissende onderdeel is voor het bereiken van nauwkeurige, snelle en betrouwbare bescherming.
2. Kernfuncties
De functies van de 216VC62A zijn uitgebreid en krachtig, samengevat in de volgende kerngebieden:
1. Uitvoering en berekening van de beveiligingsfunctie
Softwaremodulebibliotheek: Binnen de unit is een complete softwaremodulebibliotheek met beveiligings- en logische functies aanwezig. Dit omvat tientallen functies, van elementaire overstroom, overspanning, onderspanning, overfrequentie, onderfrequentiebescherming tot complexe differentiële bescherming (bijv. generatordifferentieel, transformatordifferentieel), aardfoutbeveiliging van de stator (bijv. 3e harmonische, injectietype), bescherming tegen verlies van bekrachtiging, bescherming tegen omgekeerde stroom, enz.
Rekencapaciteit: Elke 216VC62A-eenheid biedt 425% rekencapaciteit. Dit percentage vertegenwoordigt de overvloed aan verwerkingskracht, waardoor gebruikers een groot aantal beveiligingsfuncties kunnen activeren en complexe logische combinaties in één systeem kunnen uitvoeren. Een standaard rack biedt plaats aan maximaal twee 216VC62A-eenheden, waardoor een totale rekencapaciteit tot 850% wordt bereikt om aan de meest veeleisende toepassingen te voldoen.
Real-time verwerking: Het apparaat verkrijgt voortdurend systeemmetingen (stromen, spanningen) gedigitaliseerd door de 216EA61 analoge invoereenheid via de B448C-bus, en vergelijkt deze realtime gegevens met de instellingen die door de gebruiker zijn gedefinieerd voor elke geactiveerde beveiligingsfunctie. Zodra aan de bedrijfsvoorwaarden is voldaan, genereert hij onmiddellijk het bijbehorende signaal of uitschakelcommando.
2. Systeemconfiguratie en gegevensbeheer
Configuratiecentrum: De volledige softwareconfiguratie van de RE. 216-systeem wordt volledig opgeslagen in de 216VC62A-eenheid. Dit omvat:
Functieselectie en activering: Selecteren en activeren van de beveiligingsfuncties die nodig zijn voor de specifieke apparatuur die wordt beschermd vanuit de softwarebibliotheek.
Configuratie instellen: Instellen van de bedrijfsdrempels, tijdsvertragingen, karakteristieke curven en andere parameters voor elke geactiveerde functie.
I/O-signaaltoewijzing: Het definiëren van de mapping tussen alle ingangs-/uitgangskanalen en de beveiligingsfuncties. Bijvoorbeeld het toewijzen van een binair ingangskanaal (bijv. CHI01) aan een beveiligingsfunctie als blokkeersignaal, of het aanwijzen van een uitschakeluitgangskanaal (bijv. CHO01) als de uitschakeluitgang voor differentiële beveiliging.
Gegevensopslag: Het apparaat bevat meerdere geheugentypen voor:
Opslaan van gebruikersconfiguraties en instellingen.
Opnamereeks van gebeurtenissen, inclusief beveiligingsoperaties, binaire statuswijzigingen, systeemstatuswijzigingen, enz., met nauwkeurige tijdstempels.
Storingsregistratie (foutregistratie), registratie van analoge en binaire gegevens voor en na een storing voor analyse na de gebeurtenis.
3. Systeemcommunicatie en interfaces
Interne busmaster: De 216VC62A is een van de belangrijkste communicatiemasters op de parallelle bus B448C, verantwoordelijk voor het initialiseren en beheren van de gegevensuitwisseling met andere elektronische eenheden (216EA61, 216AB61, 216DB61, enz.).
Externe communicatiegateway: Deze unit is de gateway voor de RE. 216-systeem om verbinding te maken met de buitenwereld en ondersteunt meerdere communicatieprotocollen voor naadloze integratie in onderstationbewakings- of automatiseringssystemen:
SPA-bus: Interface altijd beschikbaar, het traditionele communicatieprotocol van ABB.
LON-bus: ondersteund via PCMCIA-kaart.
MCB Interbay Bus: gebruikt voor onderstationbewakingssystemen (SMS).
MVB Process Bus: Ondersteund via PCMCIA-kaart, gebruikt voor meer geavanceerde automatiseringssystemen.
Gebruikersinterface: De RS-232-interface op het voorpaneel wordt gebruikt om een draagbare gebruikersinterface aan te sluiten, wat het belangrijkste middel is voor systeemconfiguratie, wijziging van instellingen, statusbewaking en gegevenslezen.
4. Systeembewaking en diagnostiek
Master Diagnostics Controller: De 216VC62A voert de kerndiagnoseroutine van het systeem uit en bewaakt voortdurend de eigen gezondheid en de status van alle andere units die via de bus zijn aangesloten.
Systeemstatusbeheer: Het evalueert foutsignalen van alle apparaten en stelt de algehele status van het beveiligingssysteem dienovereenkomstig in ('Geen fout', 'Dringende fout', 'Fatale fout'), waarbij indien nodig beveiligingsfuncties worden geblokkeerd (bijvoorbeeld bij het detecteren van een fatale fout) om de veiligheid van het systeem te garanderen.
Gebeurtenisregistratie: Alle systeemstarts, fouten, statuswijzigingen, enz. worden vastgelegd in de gebeurtenissenlijst voor analyse van het onderhoudspersoneel.
5. Klok- en gegevensbehoud
Kloksynchronisatie: De interne klok van de unit kan via de objectbusinterface worden gesynchroniseerd met het substationmonitoringsysteem, of worden aangesloten op een radioklok, waardoor tijdnauwkeurigheid voor alle systeemgebeurtenisrecords wordt gegarandeerd.
Gegevensopslag: Uitgerust met een gouden condensator die back-upstroom levert aan het geheugen tijdens een korte onderbreking van de hulpstroomvoorziening van het systeem, zodat de gebeurtenissenlijst en de storingsrecordergegevens niet verloren gaan.
3. Werkingsprincipe
De werking van de 216VC62A is een complex, continu lopend, multi-tasking proces dat nauw samenwerkt met de hardware. De operationele stroom kan worden onderverdeeld in de volgende belangrijke fasen:
1. Opstarten en initialiseren van het systeem
Wanneer de hulpvoeding van het systeem wordt ingeschakeld of na een reset via de RESET-aansluiting, begint de 216VC62A met de opstartprocedure. Het voert eerst een hardware-zelftest uit, waarbij wordt gecontroleerd of de processor, het geheugen en de businterface normaal zijn. Vervolgens start het diagnoseprogramma, waarbij via de B448C-bus de configuratie en status van alle andere elektronische eenheden in het systeem wordt opgevraagd om er zeker van te zijn dat de daadwerkelijke hardware-indeling overeenkomt met de vooraf gedefinieerde configuratie in de software. Als de configuratie correct is en er geen hardwarefouten zijn, wordt de systeemstatus ingesteld op 'Geen fout' en wordt het hoofdbeveiligingsprogramma gestart. Dit proces genereert een gebeurtenisrecord 'Koude systeemstart' of 'Warme systeemstart'.
2. Gegevensverzameling en verwerkingscyclus
Tijdens normaal gebruik komt het systeem in een continue verwerkingslus terecht:
Gegevensverzameling: De 216VC62A verkrijgt periodiek gedigitaliseerde monsterwaarden voor alle meetkanalen (bijv. driefasige stromen, spanningen) van de 216EA61 analoge invoereenheid via de B448C-bus. Tegelijkertijd leest het ook de status van alle externe binaire signalen van de binaire invoereenheden 216DB61 en 216EB61.
Gegevensverwerking en berekening: De verkregen ruwe gegevens worden voor berekening in de overeenkomstige geactiveerde beveiligingsfunctiemodules ingevoerd. De differentiële beveiligingsmodule berekent bijvoorbeeld de vectorsom (verschilstroom) van stromen van verschillende kanten en vergelijkt deze met de instelwaarde; de overstroommodule berekent de RMS-stroomwaarde en evalueert deze aan de hand van bepaalde tijd- of inverse tijdkarakteristieken.
Logische bewerkingen: Tegelijkertijd worden ook complexe logische functies die door de gebruiker via software zijn geconfigureerd, parallel uitgevoerd. Deze logische functies kunnen de uitgangen van meerdere beveiligingselementen en binaire ingangssignalen combineren met behulp van 'AND', 'OR', 'NOT', enz., om uiteindelijke besturings- of signaaluitgangen te genereren.
3. Beveiligingsbeslissing en opdrachtuitvoer
Wanneer het berekeningsresultaat van een beveiligingsfunctie aan de bedrijfsconditie voldoet:
Signaalgeneratie: De functie genereert een uitschakelcommando of signaalindicatie.
Opdrachttoewijzing: Volgens de vooraf geconfigureerde softwaretoewijzing wordt deze opdracht automatisch naar het aangewezen uitgangskanaal gerouteerd. Het uitschakelcommando voor differentiële bescherming wordt bijvoorbeeld verzonden naar het CHO01-kanaal van een 216DB61-eenheid; terwijl een overstroomsignaal naar het CHO10-kanaal van een 216AB61-eenheid wordt gestuurd.
Buspublicatie: De 216VC62A publiceert deze uitgangsopdrachten als datapakketten via de B448C-bus naar de respectievelijke uitgangseenheden (216AB61 voor signalen, 216DB61 voor uitschakeling).
4. Communicatie en externe interactie
Cyclische gegevensverwerking: tijdens het verwerken van beveiligingslogica werken de communicatie-interfaces van de 216VC62A ook voortdurend. Het reageert op verzoeken van de draagbare gebruikersinterface (bijvoorbeeld het lezen van metingen, het wijzigen van instellingen), of voert periodieke gegevensuitwisseling uit met het superieure monitoringsysteem, waarbij metingen, status en gebeurtenisinformatie worden geüpload en op afstand besturingsopdrachten of instellingswijzigingen worden ontvangen.
Beheer van storingsgegevens: Wanneer een storingsrecord wordt geactiveerd, beheert het apparaat de opslag van de opnamegegevens. Onderhoudspersoneel kan deze gegevens later via de gebruikersinterface of communicatie-interface uitlezen voor gedetailleerde foutanalyse.
5. Continue zelfcontrole en foutreactie
Watchdog: Het apparaat bevat een watchdog-timer. Het hoofdprogramma moet dit periodiek (minstens elke 50 ms) resetten. Als het programma abnormaal draait ('loopt weg') en er niet in slaagt de watchdog op tijd te resetten, zal de time-out van de timer een reset van de processor forceren, waardoor een 'Warme systeemstart' wordt veroorzaakt en een 'Softwarefout' of 'Watchdog Time-out' wordt geregistreerd.
Geheugentesten: Het diagnoseprogramma test cyclisch zijn eigen RAM, EPROM en EEPROM om de gegevensintegriteit te garanderen.
Statusaggregatie: Het ontvangt voortdurend de apparaatstatusregisterinformatie die via de bus van alle andere eenheden wordt verzonden. Bij het detecteren van een unit die een fout rapporteert, beoordeelt deze onmiddellijk de impact van deze fout op de algehele systeemveiligheid, werkt de systeemstatus bij (bijvoorbeeld naar 'Urgente fout') en activeert overeenkomstige alarmsignalen op afstand via de SML- en CK-buslijnen (waardoor bijvoorbeeld de CHO01 en CHO02 van de 216AB61 worden gereset).
4. Hardware-architectuur
De krachtige functionaliteit van de 216VC62A komt voort uit het geavanceerde hardwareontwerp:
Central Processing Unit (CPU): Maakt gebruik van een Intel 80486 DX-2, 50MHz-processor, die voldoende rekenkracht biedt voor het uitvoeren van complexe beveiligingsalgoritmen en realtime taken.
Geheugenhiërarchie:
Programmageheugen: 4 MByte Flash EPROM, gebruikt voor permanente opslag van de softwarebibliotheek voor bescherming en logische functies.
Hoofdgeheugen: 2 MByte RAM, dat dient als runtime-geheugen voor programma's.
Datageheugen: 2 MByte Flash EEPROM, gebruikt voor het opslaan van gebruikersconfiguraties, instellingen, gebeurtenissen en storingsrecordergegevens. Dit geheugen wordt tijdens stroomuitval bijgehouden door de gouden condensator.
Businterfacegeheugen: 64 kByte DPM/RAM, gebruikt voor snelle gegevensuitwisseling met de B448C-bus.
Communicatie-interfaces:
RS-232-interface op voorpaneel: Voor het aansluiten van de draagbare gebruikersinterface.
SPA-businterface: Vaste RS-232-interface.
PCMCIA-sleuf: voor het uitbreiden van LON-bus- of MVB-busprotocollen.
Voeding: Wordt gevoed door de 24V DC-hulpvoeding die wordt geleverd via de B448C-bus.
5. Indicatie en bediening op het voorpaneel
Indicatoren:
Rode AL-LED: Geeft een storing/alarm van de binnenunit aan.
Gele MST-LED: Knippert of brandt wanneer de unit toegang heeft tot de B448C-bus in een masterrol.
Gele L1-, L2-LED's: geven de systeemstatus aan (L1/L2: Uit/Uit=Geen fout; Aan/Uit=Urgente fout; Aan/Aan=Fatale fout).
Gele L3-, L4-LED's: geven de communicatiestatus aan met de gebruikersinterface (L3=Verzenden, L4=Ontvangen).
Gele LED L5: Knippert bij ontvangst van een LON-Bus-knipoogtelegram.
Gele L6-LED: brandt tijdens schrijfbewerkingen naar de Flash-EEPROM.
Bediening stopcontacten:
PSV: Het plaatsen van de kortsluitpin blokkeert de functies van het apparaat, waardoor het in passieve modus komt te staan.
RESET: Door de kortsluitpin in te steken wordt het programma opnieuw opgestart, waarbij alle eenheden opnieuw worden geïnitialiseerd, maar de gebeurtenissenlijst gaat niet verloren.
6. Toepassing en belang
De 216VC62A is de sleutel tot de RE. 216-systeem bereikt zijn 'configureerbaarheid' en 'aanpasbaarheid'. Via softwareconfiguratie op deze unit kan hetzelfde hardwareplatform worden getransformeerd in een op maat gemaakt beveiligingssysteem voor kleine waterkrachtgeneratoren, grote thermische stroomaggregaten, grote synchrone motoren, belangrijke stroomtransformatoren of hoogspanningsvoedingen. De krachtige communicatiemogelijkheden maken het tot een intelligent knooppunt in het moderne digitale substation, waardoor informatie-interconnectie en onderhoud op afstand mogelijk is. Daarom is het begrijpen en beheersen van de functies en principes van de 216VC62A cruciaal voor de juiste toepassing, onderhoud en diagnose van het gehele REG 216/REC 216-systeem.
