Monitorizarea si telecomanda aparatelor electrice

Definitii si generalitati privind monitorizarea aparatelor electrice

Prin monitorizare se intelege observarea automata a parametrilor caracteristici ai aparatelor electrice si a performantelor lor in functionare, prin masurarea unuia sau mai multor parametri si compararea automata a valorilor masurate cu valori specificate.

O alta notiune deosebit de importanta este cea de diagnoza. Prin tehnici de diagnoza se inteleg toate felurile de inspectii, masuratori si / sau monitorizare, fara actiune de demontare, chiar cu echipamentul in functiune, pentru a indica starea acestuia si / sau detectarea anormalitatii si pentru determinarea programului optim de revizii.

Monitorizarea echipamentelor poate fi off-line, on-line, periodica si continua. Tendinta si strategiile actuale se bazeaza pe monitorizarea on-line, despre care se pot face urmatoarele aprecieri:

-  monitorizarea periodica poate genera multe date folositoare despre conditia echipamentului, totusi sufera dezavantajul de a nu inregistra o problema aparuta intre timp (deteriorarea brusca a echipamentului);

-  monitorizarea continua poate depasi aceste deficiente impreuna cu avantajul ca poate fi efectuata de la distanta, evitandu-se deplasarea in statie, economisind astfel importante resurse umane.

In prezent strategia adoptata pe scara larga este aceea a monitorizarii on-line continue si integrarea sistemelor de monitorizare in sisteme de control si protectie. De asemenea se considera necesara auto-verificarea sistemelor si circuitelor de monitorizare in vederea asigurarii disponibilitatii echipamentului. Un sistem modern de monitorizare-diagnosticare trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte:

-  sa se poata combina cu alte sisteme, putandu-se integra in sisteme globale;

-  functiile de diagnosticare sa se poata usor extinde pe masura progreselor din tehnicile de sesizare si din software si pe masura inlocuirii aparatelor electrice;

-  sa fie flexibil, ca sa se poata instala intr-o configuratie optima in concordanta cu necesitatile si echipamentele utilizatorului;

-  sa fie un sistem om-masina usor de folosit, pentru a avea in vedere functionarea, intretinerea si economicitatea echipamentului urmarit;

-  detectarea simptoamelor de stari anormale si de avarie sa fie precisa si rapida;

-  sa fie aplicabil atat aparatelor electrice noi cat si celor deja existente;

-  sa nu intervina in functionarea aparatelor electrice monitorizate pentru a nu le afecta raspunsul si fiabilitatea;

-  sa se integreze in sistemele de comanda si protectie ale aparatelor electrice.

In fig.1 se prezinta functiile unui sistem de monitorizare - diagnosticare.

Fig.1. Functiile unui sistem de monitorizare - diagnosticare

Monitorizarea este in relatie cu:

Starea (pozitia) echipamentului. Este forma conventionala cea mai simpla de monitorizare acoperind starea din punct de vedere operativ a unui element.

Tensiunea si curentul in circuitele primare. Cele mai comune aparate utilizate sunt transformatoarele de curent si transformatoarele de tensiune. In prezent se utilizeaza traductori fara miez magnetic, cum ar fi senzori de tensiune cuplati capacitiv si traductori de curent bazati pe fibre optice sau solenoizi Rogowski.

Diagnosticul pentru mentenanta predictiva. Utilizarea mentenantei predictive bazate pe conditia in care se afla echipamentul ofera utilizatorului avantaje considerabile, deoarece mentenanta se efectueaza atunci cand este necesar si nu la intervale prestabilite de timp, evitandu-se deschiderea echipamentului doar pentru a se verifica starea componentelor.

Diagnostice pentru a preveni aparitia defectelor. Prin analiza statisticilor de defectare este posibil sa fie identificate acele cauze de defect sau componente care reprezinta cel mai ridicat risc pentru o instalatie. Monitorizarea poate sa identifice defecte specifice care pot apare in exploatare si nu au putut fi depistate la instalare. Tehnicile de diagnoza pot fi specifice sau generale.

Suportul pentru exploatare sau mentenanta. Senzorii pentru detectarea temperaturii verifica daca echipamentul poate fi utilizat la nivelul optim de incarcare pentru a putea suporta conditiile de suprasarcina. De asemenea in cazul improbabil al aparitiei unui defect intern localizarea rapida a defectului poate deveni un fapt esential in asigurarea realimentarii rapide cu energie a consumatorilor.

Controlul activ. Folosirea comutatiei pentru evitarea problemelor legate de supratensiuni, regimuri tranzitorii s.a. este in continua crestere. Subansamblele care controleaza momentul precis in care se inchide sau se deschide, spre exemplu, un intreruptor, sunt dependente de pozitia echipamentului si conditiile din sistem si necesita informatii de la multi senzori.

Testele de punere in functiune. Pot fi folositi senzori de diagnosticare in timpul instalarii pentru a asigura darea in exploatare in bune conditii. Aceste tehnici pot minimiza severitatea testelor efectuate la instalare.

Estimarea duratei de viata. Determinarea limitei de varsta va cunoaste un interes crescand.

Arhitectura sistemelor de monitorizare cuprinde:

-  senzori si traductori non - intrusivi pentru a evalua parametrii operationali majori ai echipamentului;

-  controller local (unitate locala de monitorizare), care este inima sistemului de monitorizare, montat in apropierea echipamentului. Aceste preia masuratorile si informatiile de la senzori si traductori;

-  controller central (unitate centrala de monitorizare), bazat pe un computer PC care comanda stocarea pe termen lung a datelor privind tendintele si evenimentele, proceseaza datele, efectueaza diagnoza. Acestea calculator poate fi conectat la distanta, la dispecerul care exploateaza instalatiile.

O astfel de arhitectura este prezentata in fig.2.

Fig.2.    Arhitectura unui sistem de monitorizare

Datele si informatiile procesate sunt transmise spre nivelul superior, structura aleasa pentru diferitele nivele trebuind sa fie una ierarhica (fig.3).

Informatiile disponibile la centrul sistemului de control pot fi impartite in general in doua categorii: cele importante pentru exploatarea sistemului si cele care se refera la activitatile de mentenanta. Managementul exploatarii sistemului are nevoie de informatie daca echipamentul este disponibil si poate opera sau nu. In cazul unor disfunctionalitati sunt suficiente doua trepte de avertizare.

Fig.3. Nivele structurate ierarhic

Prima treapta indica faptul ca sunt necesare masuri de remediere, altfel echipamentul trebuie retras din exploatare. A doua treapta de avertizare semnalizeaza o conditie inadmisibila pentru echipament, ce il impiedica sa functioneze in continuare.

Un exemplu tipic il reprezinta blocarea generala a intreruptorului. Aceste informatii ajuta operatorul in luarea deciziilor. Detalii amanuntite sunt necesare numai expertilor familiarizati cu problemele specifice ale echipamentelor.

Personalul implicat in activitatile de mentenanta este interesat de aceste informatii detaliate despre starea echipamentului, in mod particular de tendintele aparute. Aceste informatii apar indeajuns de devreme pentru ca neregulile sa nu duca la un defect, permitand planificarea mentenantei si o disponibilitate imbunatatita a echipamentului, deoarece activitatile de reparatii pot fi aranjate conform cererilor ce provin din exploatarea sistemului.

Metode de monitorizare - diagnosticare

O clasificare a metodelor de supraveghere aplicabile aparatelor electrice poate fi facuta, de exemplu, dupa natura unor marimi urmarite prin captatori capabili sa detecteze o evolutie semnificativa a unor parametri fizici importanti, si anume:

-  metode chimice, de exemplu analiza cromatografica a uleiului din intreruptoare sau transformatoare (de putere sau de masura); detectarea prezentei hidrogenului etc.;

metode pneumatice, cum ar fi masurarea presiunii interne in sistemul de actionare a unui intreruptor sau supravegherea presiunii intr-un transformator de masura;

metode acustice, cum sunt cele de vibratii ale diferitelor elemente ale echipamentelor, sau de detectare ultrasonica a prezentei descarcarilor partiale in izolatii fluide sau solide;

metode electrice, ca de exemplu masurarea curentilor de fuga sau a caderii de tensiune pe contacte, masurarea tangentei unghiului de pierderi dielectrice, inregistrarea curentului de intrerupere etc.;

metode termice, cum ar fi supravegherea directa sau indirecta a temperaturii unor contacte sau transformatoare de putere in ansamblu etc.

Frecvent este necesar sa existe doua metode de diagnostic independente pentru a fi siguri de luarea unei decizii corecte, programele de diagnostic trebuind sa includa astfel de combinatii. Un exemplu in acest caz ar fi diagnoza transformatoarelor prin combinatia dintre metodele de analiza a gazelor dizolvate in ulei si aceea a descarcarilor partiale.

O deosebita importanta in aceste metode de diagnosticare o au datele ce se prelucreaza, furnizate de senzori sau traductori, care pot fi:

de pozitie: necesari pentru determinarea deplasarilor, vitezelor si acceleratiilor;

de energie: optici sau mecanici;

de curent: electromagnetici (cu miez sau fara) sau optici;

de tensiune: electromagnetici, capacitivi sau optici;

de timp: tip cronometru electronic;

de numar de functionari: de tip contor;

de temperatura: tip termometre cu contacte sau digitale;

-  de descarcari partiale: bazati pe semnale acustice, marimi chimice sau inalta frecventa;

de radiatii: infrarosii sau ultraviolete;

de presiune gaz;

de densitate gaz;

Metodele de monitorizare mentionate prezinta urmatoarele avantaje:

-  permit decelarea aparitiei si evolutiei unor manifestari ce pot conduce la defect;

pot furniza informatii la distanta;

se pot ingloba in sisteme integrate de diagnosticare monitorizare functionand in sisteme expert.

Monitorizarea intreruptoarelor de inalta tensiune

3.1. Parametrii si tehnicile de diagnosticare a starii intreruptoarelor de inalta tensiune

In procesul de supraveghere a unui intreruptor de inalta tensiune, de o mare importanta este alegerea semnalelor ce urmeaza a fi analizate pentru a se obtine o informatie cat mai exacta a starii aparatului urmarit. De aceasta alegere si de baza teoretica pe care se sprijina modelul de diagnostic depinde precizia anticiparii momentului defectiunii. Ideal ar fi urmarirea tuturor parametrilor indicati in cartea tehnica, care, printr-o analiza atenta, ar putea furniza toate elementele necesare diagnosticarii intreruptorului. Acest lucru este greu realizabil si in practica va trebui aleasa solutia cea mai economica si care ofera cat mai multe date pentru supravegherea evolutiei sistemului.

In tabelul 1. se prezinta sintetic parametrii ce trebuiesc supravegheati la mecanismul MOP precum si modul de prelucrare a lor

Tabelul 1.

In tabelul 2 se prezinta sintetic parametrii care trebuiesc supravegheati la intreruptorul IO precum si posibilele tehnici de supraveghere a acestor parametri.

Tabelul 2.

Semnale de prelucrat la un intreruptor de inalta tensiune

O prima serie de semnale sunt cele referitoare la deplasarea contactului mobil. Dintre acestea, cele mai importante sunt:

-  timpul total de inchidere;

-  timpul total de deschidere;

-  nesimultaneitatea actionarii celor 3 faze;

-  deplasarea contactului mobil;

-  acceleratia contactului mobil.

Determinarea acestor parametri se poate face folosind traductoare de pozitie, traductoare de viteza sau traductoare de acceleratie, solutia adoptata trebuind sa tina cont de implicatiile constructive si economice pentru fiecare caz in parte.

O alta categorie de semnale se refera la camera de stingere si contactele propriu-zise. Astfel, s-ar putea determina:

-  presiunea in interiorul camerei de stingere;

-  temperatura contactelor;

-  rezistenta de contact;

-  cursa contactului mobil;

-  curentul de rupere.

La mecanismul oleopneumatic (MOP) trebuie asigurata o supraveghere continua a:

-  presiunii din acumulatorul de inalta presiune;

-  numarului de porniri pe ora a motopompei.

3.3. Metode de diagnosticare a starii intreruptoarelor

3.3.1. Diagnosticarea prin masurarea rezistentei de contact

Masuratorile profilactice prevad in mod curent masurarea rezistentei ohmice pe faza sau pe portiuni (de exemplu pe contacte) si masurarea caderii de tensiune pe faza si / sau pe portiuni ale caii de curent, inainte si dupa efectuarea incercarilor de incalzire si de stabilitate.

Masurarea se efectueaza in curent continuu de regula prin metoda voltmetrului si ampermetrului, cu aparatul incercat avand temperatura mediului ambiant. Rezultatele obtinute pentru masurarea efectuata inainte de incercarea de incalzire nu au voie sa difere cu mai mult de 20 % de cele obtinute dupa acea incercare.

Intrucat caile de curent se caracterizeaza prin valori mici ale rezistentelor, se recomanda utilizarea unei scheme de masurare conform fig.4. In acest caz rezistenta masurata a caii de curent pentru aparatul de incercat AI, va fi:

(1)

in care U, I sunt valorile indicate de instrumentele de masura pentru tensiune respectiv curent, iar r_n este rezistenta laturii voltmetrului cuprinsa intre nodurile B si C.

In timpul masuratorilor se va avea grija ca:

-  numarul contactelor din circuit sa fie cat mai mic;

-  sursa se curent sa aiba o rezistenta interna mica (sa fie de exemplu o baterie de acumulatoare de zeci sau sute de A-h);

-  instrumentele de masurat sa fie de inalta precizie (clasa 0,2);

-  citirea celor doua instrumente sa fie realizata simultan;

-  masurarea sa se efectueze pentru cel putin trei valori ale curentului.

Deseori se utilizeaza punti pentru masurarea rezistentei caii de curent. Pentru rezistentele de valoare mica sunt indicate puntile duble (Thomson).

Rezistenta de contact se poate masura si in regim dinamic. Metoda se bazeaza pe determinarea rezistentei electrice de contact, in regim dinamic, prin injectarea in echipament a unui curent electric de 100  1000 A si masurarea simultana a curentului injectat si a caderii de tensiune intre bornele echipamentului. In scopul unei bune corelari a marimilor electrice inregistrate se determina simultan si cursa contactului mobil.

Aplicand metoda la operatii de inchidere, deschidere sau cicluri de inchidere / deschidere se determina starea tehnica a contactelor prin:

-  evidenta duratei discontinuitatilor din circuitul electric,

-  determinarea rezistentei electrice a contactelor de lucru si de arc;

-  determinarea lungimii contactului de arc.

Calitatea unei operatii de inchidere sau deschidere este caracterizata si de:

-  timpul propriu de realizare;

-  viteza de deplasare a contactului mobil;

-  calitatea amortizarii cursei.

Determinarea rezistentelor de contact se face prin impartirea reala esantion cu esantion a marimilor inregistrate corespunzatoare caderilor de tensiune si curentului prin circuitul de forta.

3.3.2. Diagnosticarea contactului slabit

Ca urmare a unui contact de slaba calitate, strictionarea curentului la trecerea prin piesele de contact devine mai accentuata. Caldura dezvoltata prin efect electrocaloric in punctele de strictiune, unde densitatea de curent ia valori ridicate, cauzeaza deformari locale ce se manifesta sub forma unor vibratii de amplitudine mica formate din armonici multipli intregi ai frecventei sursei de alimentare. Prin urmare detectarea conductiei anormale in zona contactului este realizabila utilizand senzori de vibratie (acceleratie) montati pe carcasele din apropierea ansamblului de contact, semnalul detectat fiind apoi trecut printr-un analizor de frecventa. In fig.3.5 sunt redate semnalele provenite de la senzorul de acceleratie.

Exista o legatura intre energia acestor semnale (deci practic energia vibratiilor detectate) si caderea de tensiune pe contacte. In tabelul 3. sunt date caderea de tensiune si temperatura    pentru punctele de inmuiere, topire si vaporizare ale unor metale ce compun contactul electric.

Conform masurarilor, in jurul unei caderi de tensiune de 0,1 V energia vibratiilor se caracterizeaza printr-un salt, indicand aparitia unei stari anormale. Comparand aceasta valoare cu cele trecute in tabelul 3. se constata ca saltul respectiv, adica simptoma starii anormale corespunde stadiului in care metalul este inmuiat. Acest moment precede aparitia punctelor (zonelor) de topire de pe contacte.

Tabelul 3.

Diagnosticarea acustica a defectelor mecanice

3.4.1. Generalitati privind diagnosticarea acustica a defectelor

Modalitatile de monitorizare    a starii intreruptoarelor se bazeaza pe analiza si prelucrarea dupa anumite criterii a unor inregistrari de provenienta acustica - amprenta acustica - adica inregistrari de vibratii mecanice obtinute cu ocazia efectuarii unor comutatii (anclansare - declansare) a intreruptorului urmarit.

Aceasta "amprenta" se compara cu cea considerata de referinta, atat in domeniul timp, cat si in domeniul frecventa pentru a permite scoaterea in evidenta a functionarii anormale a intreruptorului.

O buna parte din cauzele care duc la scoaterea din functie a intreruptoarelor sunt defecte mecanice (nealinieri, dereglari, depasiri de cursa, de opritori, parghii cotite si tije deformate, fisurate, rupte, uzate etc.). Amprenta de referinta la randul ei poate proveni din inregistrarea anterioara de la acelasi intreruptor sau de la altul de acelasi tip. Ideea de baza este ca uzura contactelor, malfunctionarea mecanica si alte tipuri de comportamente anormale pot fi detectate prin modificarile amprentei acustice a intreruptorului. Amprentele acustice ale unei actionari se achizitioneaza cu accelerometre montate in exteriorul polilor si pe mecanismul de actionare.

Generarea si propagarea sunetului printr-un intreruptor sunt insa procese foarte complicate. Exista o multitudine de surse si un mare numar de suprafete de separatie (frontiere) care imprastie, atenueaza si afecteaza in alte moduri propagarea undelor acustice. Descrierea matematica detaliata a acusticii unei actionari ar fi extrem de dificila. Chiar si un simplu proces ca deplasarea contactorului pe durata unei actionari modifica substantial proprietatile acustice, facand necesara utilizarea functiilor de transfer dependente de timp. Proprietatile acustice ale celorlalte componente materiale solide nemetalice ale echipamentului (portelan, poliester armat cu fibra) sunt si ele similare.

Un avantaj important asociat metodelor acustice este faptul ca au imunitate la zgomotul electromagnetic. Nici zgomotul extern, cum ar fi cel datorat traficului sau vibratiilor transformatorului de exemplu, nu are influenta, constatand ca, atat la masuratorile efectuate in statie, cat si la cele efectuate in conditii de laborator, raportul semnal util / zgomot este peste 60 dB.

O comparatie directa intre semnalele inregistrate in general nu este relevatoare. In scopul gasirii trasaturilor revelatoare semnalele furnizate de accelerometru se prelucreaza numeric. Algoritmii de procesare digitala aplicati sunt cei de la procesarea vorbirii, date fiind unele similitudini dintre cele doua fenomene:

-  in ambele cazuri sarcina de rezolvat este compararea a doua semnale care constau dintr-un numar de armonici. La vorbire fiecare armonica corespunde unui sunet (fonema), iar la amprenta intreruptorului la cate un eveniment ce are loc in cursul actionarii;

viteza cu care apar evenimentele se poate modifica, dar ordinea evenimentelor nu.

3.4.2. Monitorizarea serviciului efectuat

Plecand de la Serviciul Standard de Functionare indicat de fabricantul intreruptorului se poate tine o evidenta a deconectarilor facute, inregistrand valoarea curentilor deconectati pentru fiecare pol, cu care se va putea apoi diminua durata de viata (numarul de actionari pana la o revizie) a intreruptorului.

De exemplu, pentru un intreruptor cu ulei avand tensiunea nominala U _n = 15,5 kV, curentul nominal I _n = 560 A , capacitatea de rupere nominala I _nAC = 10000 A , Serviciul Standard de Functionare are datele indicate in tabelul 4.

Tabelul 4.

Conform prevederilor ANSI (Standard C37.61 - 1973, Guide for the Application, Operation and Maintenance of Automatic Circuit Reclosers) Serviciul Echivalent al Intreruptorului se poate calcula ridicand la puterea 1,5 valoarea efectiva a curentului intrerupt. Luand in considerare si numarul permis de intreruperi se poate calcula, pornind de la datele tabelului 4. Serviciul Echivalent Efectuat al intreruptorului. In tabelul 5. se da un astfel de exemplu.

Tabelul 5.

Numarul total admisibil de intreruperi pentru un curent de avarie considerat se va putea calcula pornind de la totalul din tabelul 5. Astfel, pentru un curent de avarie de 2000 A , rezulta:

intreruperi

adica in cazul ipotetic ca intreruptorul va trebui sa intrerupa totdeauna un curent de avarie de 2000 A, el va putea efectua 220 de astfel de intreruperi.

Aprecierea electroeroziunii contactelor intreruptorului

In aprecierea starii tehnice a intreruptoarelor de putere, de o importanta deosebita este cunoasterea electroeroziunii contactelor acestora, dependenta de numarul de comutatii efectuate si valorile curentilor la care au fost efectuate comutatiile, precum si de durata de existenta a arcului electric la fiecare comutatie.

In general eroziunea contactului fix de rupere este mai mare decat cea inregistrata de contactul mobil de rupere.

In cazul intreruptoarelor de inalta tensiune, la care picioarele arcului de comutatie raman practic nemiscate pe suprafata contactului mobil si a contactului fix pe durata arderii arcului electric, uzura masica m , exprimata in [mg], este data de relatia:

(2)

unde: I este valoarea efectiva a curentului deconectat, in [kA];

t_a - durata de ardere a arcului electric de comutatie, in [ms];

a si b - constante ce depind de natura materialului (spre exemplu pentru contacte din cupru - wolfram, a = 0,274, b = 1,81; cupru, a = 2,15, b = 1,58).

In fig.6 este prezentat numarul echivalent de comutatii in functie de curentul de scurtcircuit intrerupt pentru intreruptoarele SF tip autopneumatic. In figura N _e reprezinta numarul echivalent de comutatii prin care se ajunge la aceeasi electroeroziune a contactelor de rupere ca in cazul unei singure deconectari la 0,5 I _r , unde I _r este curentul nominal de rupere al intreruptorului.

Pentru valori ale curentilor de scurtcircuit sub 0,35 I_r, numarul echivalent de comutatii se calculeaza cu relatia:

(3)

iar pentru valori mai mari de 0,35 I _r , cu relatia:

(4)

Pentru intreruptoarele cu ulei putin de tip IO si IUPM de medie tensiune, estimarea uzurii estimarea uzurii se poate realiza cu o relatie de forma:

(5)

unde N este numarul de comutatii estimat prin calcul, iar c si d sunt constante specifice fiecarui tip de intreruptor. Astfel, pentru un intreruptor tip IO 24/1250 constantele iau valorile c = 6,77, d = 1,817, iar pentru un intreruptor tip IUPM 24/630, c = 4,224, d = 1,355.

Supravegherea electroeroziunii contactelor pentru intreruptoarele cu hexafluorura de sulf tip H14P40 si H17P40, fabricate la Electroputere Craiova se poate face cu ajutorul diagramei de mentenanta, diagrama stabilita pe baza curentilor deconectati de intreruptor (fig.3.7). In diagrama se utilizeaza urmatoarele notatii:

N - numarul permis de intreruperi pana la inlocuirea contactului;

a - constanta de deteriorare;

I - valoarea efectiva a curentului intrerupt;

I_R - curentul nominal de rupere al intreruptorului;

K - valoarea sumata a curentilor intrerupti la care este ceruta inlocuirea contactelor.

Aprecierea electroeroziunii se poate realiza si pe baza fisei tehnologie a aparatului. Astfel, in fisa tehnologica privind revizia intreruptoarelor tip IO de inalta tensiune 123 - 420 kV, se arata ca numarul maxim de comutatii admise intre doua revizii sunt:

-  5 pentru ;

-  14 pentru ;

-  40 pentru ;

-  500 pentru .

unde I este curentul deconectat, I _R - curentul nominal de rupere, I _n - curentul nominal al intreruptorului

Analizam in continuare modul de apreciere al electroeroziunii contactelor in cazul intreruptoarelor de inalta tensiune de tip IO care au curentul nominal de 1600 A si curentul nominal de rupere 31,5 kA. Electroeroziunea masica m, evaluata cu relatia (2), electroeroziunea masica totala m _t (dupa efectuarea numarului de comutatii intre doua revizii), precum si supraevaluarea electroeroziunii Dm, pentru diverse valori ale curentului deconectat sunt prezentate in tabelul 6.

Tabelul 6.

Evolutia supraevaluarii electroeroziunii, arata ca abaterile fata de electroeroziunea maxima admisa cresc pentru valori descrescatoare ale curentului in interiorul domeniilor stabilite cu atingerea unor valori locale minime pentru curentii de 16,6 si 1,6 kA.

Se constata deci ca mentenanta ceruta de schimbarea contactelor la atingerea numarului de comutatii pe scurtcircuit va fi efectuata la valori ale electroeroziunii mult mai mici decat cea maxima admisa.

In aceste conditii, contactele intreruptoarelor ar fi capabile sa mai realizeze un numar de comutatii pe scurtcircuit pe langa cele precizate in fisa tehnologica, asa cum rezulta din tabelul 7.

Tabelul 7.

3.4.4. Estimarea uzurii uleiului electroizolant

Printre factorii care duc la defectiuni in functionarea intreruptoarelor se numara si deprecierea calitatii uleiului electroizolant. Aceasta are drept cauze posibile urmatoarele:

-  alterarea rapida (in lipsa unor factori favorizanti) a calitatilor electroizolante ale uleiului - cauza frecventa;

-  diminuarea rapida a calitatilor electroizolante datorita efectelor provocate de arcul electric - cauza frecventa;

-  scaderea nivelului uleiului datorita neetanseitatilor - cauza relativ frecventa.

Alterarea sau diminuarea caracteristicilor uleiului electroizolant are efecte directe asupra duratei de viata restante a intrerupatoarelor, iar scaderea nivelului uleiului electroizolant este defectiune majora, care poate produce explozia aparatului in procesul de rupere a unui curent de scurtcircuit.

In concluzie, se poate aprecia ca uzura uleiului poate fi aleasa drept criteriu de estimare a uzurii intreruptorului datorita vitezei ridicate de degradare sub influenta arcului electric din procesele de comutatie.

Valoarea rigiditatii dielectrice a uleiului se diminueaza dupa o alura exponentiala, in functie de numarul de ruperi. Exponentul functiei depinde de valoarea curentului rupt. Expresia matematica a variatiei rigiditatii dielectrice a uleiului este:

(6)

unde: E _d - este rigiditatea dielectrica initiala;

E _{d x} - rigiditatea dielectrica dupa N _x ruperi;

k - factorul numeric care depinde de valoarea curentului la care se fac ruperile.

Pentru determinarea factorului k se tine seama ca raportul dintre rigiditatea dielectrica initiala (a uleiului nou, la care se incep ruperile) si rigiditatea dielectrica finala (la care se opresc incercarile) corespunde cu numarul de ruperi estimat pentru un anumit curent de scurtcircuit:

(7)

Relatia (7) permite calculul lui k daca sunt cunoscute rigiditatea dielectrica initiala (de exemplu, 140 kV / cm), rigiditatea dielectrica finala (60 kV / cm), si numarul de ruperi estimat calculat cu relatia:

(8)

unde c si d sunt constante specifice fiecarui tip de intreruptor.

In tabelul 3.5 sunt date valorile acestor constante pentru diverse tipuri de intreruptoare.

Tabelul 8.

Din relatia (6) se observa ca uzura uleiului electroizolant din camera de stingere a intrerupatorului nu este liniara. Astfel, daca intreruptorul este supus numai la ruperi ale curentului de scurtcircuit, la prima rupere se produce o scadere puternica a rigiditatii dielectrice, la urmatoarele ruperi scaderile fiind mai reduse.

Pe baza acestei metode se poate elabora un algoritm pentru estimarea uzurii uleiului electroizolant din camerele de stingere.

3.4.5. Diagnosticarea dispozitivului de actionare MOP-1

Sistemul de supraveghere trebuie sa semnalizeze o defectiune aparuta la MOP in cazul in care:

-  durata de functionare a pompei depaseste 4 minute sau a fost depasit numarul de 9 - 10 porniri pe ora, ca urmare a defectarii sistemului de etansare a MOP-ului la nivelul acumulatorului de inalta presiune sau ca urmare a defectului aparut la grupul moto-pompa;

-  daca o pompa nu a pornit deloc timp de o ora, ca urmare a defectului aparut la sistemul de alimentare;

-  daca variaza viteza de crestere a presiunii din acumulator;

-  daca apar cresteri ale curentului (puterii) momentane absorbite de motorul de antrenare al pompei, posibil prin defectarea grupului moto-pompa;

-  daca viteza de scadere a presiunii in acumulatorul de inalta presiune in perioada de nefunctionare a pompei are o valoare mare, evidentiind astfel un defect aparut la sistemul de etansare;

-  daca motorul de actionare al pompei functioneaza in regim anormal.

Prin corelarea acestor conditii se poate realiza un sistem de supraveghere cu ajutorul caruia sa se poata asigura functionarea in conditii optime a mecanismului urmarit, un timp cat mai indelungat.

Diagnosticarea MOP se poate face relativ usor datorita caracterului de sistem deschis al acestui echipament, deci implicit a faptului ca preluarea marimilor din proces este destul de facila.

4. Telecomanda aparatelor electrice. Sisteme integrate de protectie, control si monitorizare

4.1. Generalitati

Supravegherea si controlul de la distanta al aparatelor si echipamentelor electrice sunt tot mai mult utilizate de dispecerii energetici, dezvoltandu-se in acest sens sisteme de supraveghere - control, cum ar fi EMS (Energy Management System), DMS (Distribution Management System) si SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition). Baza intregului esafod care concura la supravegherea, controlul si monitorizarea echipamentelor si aparatelor electrice din statiile si retelele electrice o constituie echipamentele de protectie - automatizare si cele de achizitie date si comanda. Intre instrumentele enumerate mai sus exista o stransa colaborare; practic nu putem concepe functiuni EMS sau DMS fara a avea la dispozitie un sistem SCADA care sa ofere, pe de o parte informatii din procesul tehnologic, iar pe de alta parte posibilitatea telecomenzii procesului tehnologic. In fig.8 se prezinta schema functionala a unui sistem de supraveghere-control.

Functiile principale ale unui sistem SCADA pentru supravegherea instalatiilor si echipamentelor electrice cuprind:

Supravegherea si controlul de la distanta al instalatiilor si retelelor electro-energetice. In acest scop se realizeaza: culegerea de informatii asupra sistemului electroenergetic, prin intermediul interfetelor de achizitie corespunzatoare; transferul informatiilor catre punctele de comanda si control; comanda de la distanta a proceselor electroenergetice; inregistrarea modificarilor semnificative ale procesului controlat. Operatiunile de comutare (conectare / deconectare) ale echipamentelor primare pot fi comandate de la distanta de la un centru de control (dispecer energetic). Starile intreruptoarelor si separatoarelor, valorile masurilor de tensiuni, curenti etc. sunt permanent cunoscute la centrul de control, fiind la indemana dispecerului energetic.

Alarmarea. Sistemul recunoaste starile de functionare necorespunzatoare ale echipamentelor si retelelor electrice (suprasarcina, nivele de tensiune in afara limitelor, actionarea sistemelor de protectie, modificarea nedorita a starii intre-ruptoarelor si separatoarelor etc.) si avertizeaza optic / acustic dispecerul asupra celor intamplate.

Analiza postavarie. Sistemul intretine un istoric al modificarii starilor echipamentelor si retelelor electrice, punand la dispozitia dispecerului informatiile necesare unei analize pertinente a evenimentelor petrecute. Toate evenimentele sunt memorate alaturi de localizarea lor in timp si spatiu, fiind prezentate dispecerului, in general, in ordine cronologica, grupate pe categorii de instalatii.

Informarea de ansamblu a dispecerului asupra topologiei si starii sistemului energetic condus, prin intermediul interfetelor operator - echipament (MMI: Man-Machine Interface). Functia de interfatare cu operatorul uman este de o importanta deosebita in asigurarea unei activitati eficiente a dispecerului. Se bazeaza pe utilizarea unei interfete grafice puternice la postul de lucru dispecer.

Urmarirea incarcarii retelelor. In scopul optimizarii functionarii retelelor electrice, este memorata evolutia circulatiilor de puteri. Aceste informatii pot asista la o mai buna planificare a resurselor, precum si a schemelor retelei si a reglajelor tensiunii transformatoarelor.

Planificarea si urmarirea reviziilor si reparatiilor in scopul evitarii caderilor. Monitorizarea evolutiei functionarii diferitelor echipamente ofera informatii care, analizate corespunzator, pot duce la necesitatea reviziilor / reparatiilor acestor echipamente sau instalatii.

Elementul esential in prelucrarea distribuita a datelor il constituie conectarea nodurilor informationale prin intermediul canalelor de comunicatie. Tipul si caracteristicile acestora depind de locul in care acestea sunt folosite, de tipul si functiunile asigurate de noduri.

Accesul facil la toate informatiile sistemului asigura calitatea functiilor atat in situatii normale de functionare a instalatiilor, cat si in caz de avarie. Comunicatia "leaga" baza de date, care este descentralizata. Spre exemplu, parametrii unei celule sunt memorati la nivelul acesteia si sunt cititi la cerere. Astfel, la nivelul statiei devin disponibile numai datele in forma preprocesata (nu se transmit valori instantanee ale marimilor supravegheate ci stari care reflecta incadrarea sau depasirea anumitor limite, indeplinirea anumitor conditii). Comunicatia este elementul de baza al coordonarii diferitelor scheme de protectie.

O facilitate a schemelor de control este autosupravegherea continua. Se obtine o disponibilitate ridicata a protectiilor, care se bazeaza pe mai mult decat simpla supraveghere a curentilor, tensiunilor, tensiunilor auxiliare si logica de comanda prevazute de releele conventionale. Supravegherea continua este realizata pentru toate elementele componente, la toate nivelele. Avand in vedere aceasta posibilitate si cu o proiectare corespunzatoare, se poate obtine un compromis mult mai bun intre probabilitatea de nefunctionare si probabilitatea de functionare gresita (fig.9) a echipamentelor si dispozitivelor de protectie.

Verificarile complicate, necesare in sistemele clasice pentru a avea siguranta unei functionari corespunzatoare a sistemului de protectie si control, sunt acum inlocuite de conceptele de autosupraveghere si autotestare a sistemului numeric. Acest concept difera fundamental de cel traditional. Datorita autosupravegherii functiunilor si posibilitatilor de afisare a valorilor actuale (masurate si calculate) corespunzatoare functiilor implementate, sistemul de protectie si control nu mai are nevoie de a fi testat periodic ca si dispozitivele traditionale ci depinde numai de rezultatele autotestului continuu si de supravegherea conditiilor.

Reglajul releelor numerice dotate cu interfata seriala se efectueaza dupa o noua procedura: reglajele pot fi calculate si testate in laborator, iar apoi pot fi transmise direct spre releul de protectie folosind comunicatia sistemului de comanda si control. Acest mod de lucru previne in buna masura reglajele incorecte datorate erorilor umane si prevede o documentare completa a starii fiecarui releu.

Parametrizarea (schimbarea reglajelor in functie de conditiile de lucru ale retelei) poate fi de mare interes pentru performanta globala a retelei electrice. Daca se iau masuri de siguranta ca parametrizarea (schimbarea propriu-zisa) sa aiba loc in afara conditiilor de defect, atunci se poate considera ca aceasta functiune imbunatateste semnificativ functionarea retelei prin performanta mai buna a elementelor care depind de incarcarea liniilor si transformatoarelor sau de topologii particulare ale retelei.

Se pot realiza si imbunatatiri ale centrului de control (dispecer). Modificarea schemei de functionare a retelei, restaurarea automata a retelei dupa defect si protectia de rezerva centralizata sunt functiuni la nivelul centrului de control al retelei. Nivelul statiei efectueaza toate functiunile posibile cu datele de la nivelul statiei. Atunci cand acest lucru nu este suficient, nivelul statiei efectueaza o procesare in folosul nivelului de control.

In cazul sistemelor SCADA distribuite, se disting urmatoarele situatii specifice in ceea ce priveste transmisia datelor:

-  Comunicatia in interiorul statiei de transformare - care asigura interconectarea interfetelor de achizitie si comanda din statie. Problema acestui caz sunt perturbatiile electromagnetice puternice intr-o statie de transformare.

-  Transmisia de date la distanta - care asigura interconectarile echipamentelor de achizitie si comanda EAC din statii cu nivelul conducator. Din cauza distantelor mari (zeci - sute km), suportul comunicational ofera debite reduse si este supus unor multiple perturbatii.

-  Comunicatia la nivelul conducator, bazata de regula pe retele locale de mare viteza. Problema principala in acest din urma caz o reprezinta capacitatea retelei locale de a raspunde la necesitatile de trafic si de timp de raspuns, intrucat componentele aplicatilor de la punctul central folosesc intens comunicatia in retea

Comunicatia la nivelul statiei de transformare

Privite ca un intreg, sistemele de control, protectie, automatizare si masura constau din unitati de achizitie date (UAD), relee digitale de protectie, unitati de procesare la nivelul celulei si statiei si canale de comunicatie prin care aceste echipamente sunt interconectate.

Toate acestea formeaza in statiile moderne un subsistem secundar, care se bazeaza din ce in ce mai mult pe un numar de echipamente digitale multifunctionale. Tendinta este de a integra functiuni care istoric sunt separate - protectia, controlul, comunicatia si masura.

Subsistemul secundar dintr-o statie de transformare trebuie sa asigure:

-  Deconectarea portiunilor defecte din retea la aparitia unui defect - izolarea defectului. Astfel, sistemul de protectie trebuie sa determine portiunea defecta si sa comande corespunzator intreruptoarele pentru a izola defectul cat mai repede posibil.

-  Echipamentul primar trebuie corect intretinut pentru a ramane operational. Sub-sistemul secundar trebuie sa colecteze informatii despre starea echipamentelor primare si sa ofere suport pentru mentenanta acestora.

-  Dispeceratele energetice de la diferite nivele (local, teritorial, national) trebuie sa primeasca informatiile de stare din statie. Subsistemul secundar al statiei are datoria de a face posibil transferul datelor spre centrele de control si respectiv de a transmite comenzile catre procesul tehnologic controlat.

-  Controlul local. Subsistemul secundar trebuie sa asigure functiunile de control local ale statiei, fie ca o rezerva la caderea sistemului de teleconducere, fie ca o functiune de sine statatoare in cazul statiilor necuprinse in sistemul de teleconducere.

Pornind de la cerintele enumerate mai sus, principalele functiuni ale subsistemului secundar al statiei sunt:

-  protectia impotriva defectelor in sistemul primar;

-  stapanirea starilor anormale ale echipamentelor primare;

-  automatizari;

-  suport pentru conducerea locala;

-  teleconducere;

-  masura locala si telemasura;

-  monitorizarea retelei si a echipamentelor primare;

-  analiza automata a datelor.

In cazul specific al conectarii EAC, intr-o magistrala la nivelul statiei de transformare, trebuie considerate urmatoarele elemente:

-  debitul maxim de informatii care poate fi vehiculat intr-un EAC si nivelul ierarhic superior;

-  debitul maxim de informatii vehiculate in cazul unor modificari de stare ale procesului in diferite puncte, modificari care sunt preluate si transmise de mai multe EAC;

-  nivelul perturbatiilor electromagnetice din statiile electrice de transformare si necesitatea imunizarii comutatiei la aceste zgomote.

Distribuirea fizica a nodurilor (EAC, calculatoare la nivelul statiei) impune de la inceput utilizarea comunicatiei seriale:

-  RS232C pentru conexiuni EAC si un calculator portabil (conexiune temporala pe distante mici). Acest standard ofera o imunitate mica la perturbatii si poate asigura numai conexiuni punct la punct. Vitezele practice de transmisie se situeaza in gama 1200 - 9600 bit/sec.;

-  RS485 pentru realizarea unei conectari multipunct, cu o buna imunitate la zgomot si cu distante practice intre noduri de ordinul zecilor de metri. Vitezele de transmisie pot fi in gama 1200 - 14000 bit/sec.;

-  bucla de curent - ca si RS485 poate asigura conexiuni multipunct, cu o foarte buna imunitate la zgomote si cu viteze de comunicatie practice intre 1200 9600 bit sec;

-  fibra optica - cu care se pot implementa conexiuni punct la punct si multipunct cu o imunitate exceptionala la perturbatii si viteze de transmisie foarte ridicate (pana la zeci de Mbit sec). Vitezele mari de transmisie reclama insa utilizarea unor procesoare de comutatie specializate puternice.

Cerintele concrete la care trebuie sa raspunda comunicatia in interiorul statiei de transformare sunt foarte variate si depind in cea mai mare masura de nivelul de integrare al echipamentelor secundare. In conditiile in care magistrala de comutatie la nivelul statiei este folosita in special pentru functiuni SCADA si in mica masura pentru functiuni de protectie si automatizare, se considera suficiente performantele realizate de suportul traditional de transmisie - fir fizic. Atunci cand distribuirea functiilor este mai puternica, si in special cand pe magistrala de comunicatie circula informatii necesare realizarii functiilor de protectie, se impune un suport de transmisie mult mai performant - fibra optica. In acest din urma caz, trebuiesc luate masuri si in celelalte nivele din lantul de transmisie, pentru a raspunde cerintelor deosebite de timp de ordinul milisecundelor.

Interfetele care definesc schimbul de informatii dintre doua sau mai multe entitati la nivelul statiei de transformare sunt aratate in fig.10. Interfata (9) asigura legatura intre centrul de control si nivelul statiei. O legatura distincta (7) este prevazuta pentru functiunile de configurare si service ale sistemului. Interfetele (1) si (6) formeaza legatura intre nivelul echipamentelor din aceeasi categorie de functiuni - (8) control / control, respectiv (2) protectie / protectie. Intre nivelul celulei si procesul tehnologic se gasesc: interfetele (4) pentru achizitia valorilor analogice (de la transformatoare de curent, tensiune etc.); interfete (5) care asigura legaturile necesare functiunilor de control; interfete (10) pentru legaturile necesare functiunilor de protectie. In tabelul 9 sunt prezentate principalele cerinte asupra performantelor pe care trebuie sa le asigure interfetele de comunicatie in interiorul statiei.

Fig.10. Definirea interfetelor intr-un sistem integrat

Tabelul 9

4.3. Modelul de baza pentru componentele statiei

Similar tehnicilor de programare orientata pe obiecte (POO), modelarea obiectuala a unui sistem integrat de achizitie, protectie si control al statiei de transformare se bazeaza pe notiunile de obiect si clasa de obiecte. O clasa este un concept care abstractizeaza caracteristicile fizice si functionale corespunzatoare unei categorii de echipamente. Un obiect reprezinta un specimen al clasei, corespunzator unei entitati reale. Altfel spus, intr-un model vom regasi mai multe obiecte, atatea cate entitati reale pot fi grupate intr-o clasa. Clasele sunt grupate in ierarhii, pe masura ce apare necesitatea specializarii unei clase de baza pentru cuprinderea de caracteristici si functiuni specifice. Spre exemplu, clasele Intreruptor si Separator pot deriva dintr-o clasa de baza Comutator printr-o specializare corespunzatoare. Prin derivare dintr-o clasa de baza se mostenesc toate caracteristicile si functiunile acesteia, fiind necesara doar adaugarea caracteristicilor si functiunilor specifice.

Fig.11 reprezinta elementele modelului de baza. Modelul cuprinde clase de obiecte si asocierile principale intre acestea:

-  Clasa EchipamentVirtual este utilizata pentru reprezentarea echipamentelor fizice cum sunt intreruptoarele, transformatoarele, protectiile. Fiecarui EchipamentVirtual ii sunt asociate cate o clasa ValoareMasurata si o clasa EtichetaIdentificare.

-  Clasa ValoareMasurata corespunde datelor achizitionate din proces. Ii este asociata cel putin o clasa DispozitivMasura si cate o clasa Controller.

-  Clasa EtichetaIdentificare are rolul de a identifica in mod unic un EchipamentVirtual.

-  Clasa DispozitivMasura reprezinta dispozitivele (sau subansamblele) specializate pentru achizitia si procesarea datelor provenite de la senzorii de masura. Ii este asociata cel putin o clasa ValoareMasurata.

-  Clasa Controller reprezinta logica functionala a unui EEI si ii este asociata cel putin o clasa Inregistrare. Cum logica de functionare este dictata de datele achizitionate din proces, ii este asociata cel putin o clasa ValoareMasurata.

Din clasa de baza EchipamentVirtual deriva prin mostenire clasele specializate corespunzatoare principalelor echipamente dintr-o statie electrica. In fig.12 sunt reprezentate atat principalele asocieri ale clasei EchipamentVirtual cu clasele ValoareMasurata respectiv EtichetaIdentificare cat si clasele derivate: Transformator, Releu, Comutator, Linie, MasinaDeC.A.

Ori de cate ori este necesar, se definesc specializari ale claselor de baza, extinzandu-se astfel ierarhia de obiecte.

4.4. Echipamente de achizitie si comanda

Baza sistemului de teleconducere a echipamentelor electrice dintr-o statie de transformare o constituie echipamentele de achizitie si comanda. De performantele acestora si de arhitectura in care sunt conectate depind in egala masura performantele globale ale intregului sistem. Schema bloc a unui echipament de achizitie si comanda este redata in fig.13 si se compune din:

mP microprocesor) - coordoneaza functionarea echipamentului (performantele necesare pot fi asigurate de un microprocesor de uz general pe 8 sau 16 biti);

-  RAM (Random Acces Memory) -  memorie statica de tip CMOS. Informatiile continute in RAM pot fi mentinute printr-o schema bazata pe o baterie interna a echipamentului si in situatiile cand echipamentul nu este alimentat cu energie;

-  ROM (Read Only Memory) - memorie de tip EPROM, utilizata pentru inregistrarea programelor care definesc functionarea echipamentului.

-  CLK ceas calendar) ceas de timp real de precizie, cu oscilator de cuart termostatat;

-  consola locala - tastatura si afisaj local, care permit dialogul operatorului local cu echipamentul;

-  IN interfata intrari numerice cu separare galvanica prin optocuploare;

-  EN - interfata iesiri numerice de comanda, cu separare galvanica prin optocuploare;

-  A/D - convertor analog numeric;

-  MUX - multiplexor analogic;

-  U - adaptoare pentru intrarile de tensiune;

-  I - adaptoare pentru intrarile de curent;

-  SURSA - asigura alimentarea echipamentului din serviciile interne ale statiei. Contine si bateria interna necesara mentinerii informatiilor in memoria RAM, respectiv functionarii ceasului in lipsa tensiunii de alimentare.

Fig. Schema bloc a unui echipament de achizitie si comanda

4.4.1. Intrari numerice

In statiile de transformare semnalele numerice pot proveni de la contacte de relee, limitatoare etc., care reflecta stari ale echipamentelor primare, ale protectiilor si automatizarilor.

Contactele electrice cu care EAC se interfateaza pot fi libere de potential sau pot fi deja conectate intr-o schema electrica oarecare. In ambele cazuri trebuie asigurata imunitatea la diferitele perturbatii specifice instalatiilor electroenergetice, perturbatii care pot altera informatiile preluate din proces.

Solutia acestei probleme consta in conceperea unor scheme de preluare a starii contactelor care sa utilizeze nivele ale semnalelor utile peste nivelul de zgomot.

Filtrarea semnalelor comporta doua aspecte:

-  filtrarea electrica a semnalului cu ajutorul unor filtre "trece jos";

-  filtrarea numerica a semnalului logic cules, utila in special pentru eliminarea efectului vibratiilor contactelor la comutari (fig.14).

Modificarea starii contactului supravegheat este luata in considerare numai daca la un numar n = 2 citiri consecutive (citiri efectuate la intervale regulate Dt) este gasita aceeasi stare a contactului. Numarul n si perioada de esantionare Dt sunt in stransa legatura cu durata regimului tranzitoriu al comutarii contactelor. Incercarile au aratat ca se gaseste un optim pentru n = 2 si Dt = 1 ms. Aceasta alegere asigura si precizia in timp a recunoasterii unui semnal, intarzierea care se produce intre aparitia propriu-zisa a semnalului si momentul recunoasterii noii stari fiind cu aproximativ un ordin de marime mai mica decat durata regimului tranzitoriu al releelor intermediare utilizate in instalatiile electroenergetice.

De regula, unei stari supravegheate ii corespunde un singur contact electric cu care se interfateaza EAC (intrari numerice simple). Daca starea echipamentului este de importanta deosebita (de exemplu starea conectat / deconectat a intreruptoarelor), pentru eliminarea sanselor de citire incorecta a acestor stari, se utilizeaza metoda citirii simultane a doua contacte electrice (intrari numerice IN dublate) ca in fig.15.

Testarea automata, periodica, a intregului lant de prelucrare a semnalelor numerice este de o deosebita importanta in cresterea fiabilitatii si gradului de incredere in informatiile preluate. Intrucat cele mai frecvente defectiuni ale acestui lant il constituie intreruperea circuitelor pana la bornele releelor, se considera utila implementarea unei functiuni de verificare a integritatii acestor fire de legatura. O metoda care certifica integritatea conexiunilor pana la bornele contactului este ilustrata in fig.16. Atunci cand contactul supravegheat este in starea "deschis", prin circuit poate sa circule numai curentul de verificare (a carui polaritate este aleasa din sursa de tensiune interna a EAC), starea care este citita prin intermediul unei intrari numerice suplimentare.

In conceperea algoritmilor de achizitie a semnalelor numerice, trebuie tinut cont si de eventualele defectiuni ale celorlalte componente ce intervin in lantul de achizitie (relee intermediare, contacte pentru pozitii limita etc.) care pot conduce, prin functionarea lor defectuoasa, nu numai la interpretarea gresita a semnalelor in care sunt direct implicate, ci si la disfunctionalitati globale in achizitia celorlalte semnale. Un caz tipic il constituie contactul electric instabil, care prin frecventele schimbari de stare duce, pe de o parte la aglomerarea functiilor de prelucrare locala si transmisie a datelor la distanta, iar pe de alta parte la alarmarea repetata a dispecerului, atunci cand semnalul in cauza este un semnal de avarie.

Solutia acestei probleme o constituie implementarea unor algoritmi de invalidare automata a achizitiei semnalelor provenite de la acele intrari numerice care prezinta schimbari de stare mai frecvente decat o limita prestabilita.

Astfel, EAC va asocia fiecarei intrari numerice frecvente limita de comutare, la a caror depasire intrarea numerica este blocata (invalidata). Invalidarea in sine este un eveniment care trebuie comunicat nivelului ierarhic superior, deoarece impune luarea de masuri de remediere a defectelor aparute in lantul informational al sistemului SCADA.

Modificarea starii contactului supravegheat trebuie memorata si transmisa nivelului ierarhic superior impreuna cu timpul producerii acestei modificari. Totusi, nu toate modificarile de stare sunt semnificative pentru a fi transmise. Din acest punct de vedere, putem grupa semnalele numerice in doua categorii:

-  semnale de pozitie (intreruptor, separator etc.), precum si cele de tip apare / dispare (punere la pamant, lipsa tensiune linie etc.) la care este semnificativ atat momentul trecerii in "1" logic, cat si momentul trecerii in "0" logic. Ambele tranzitii    sunt marcate si transmise;

-  semnalele la care este semnificativ numai momentul trecerii in "1" logic nu si cel de revenire in "0" logic (functionat protectia).

Deoarece detectia modificarii starii procesului si transmisia acestei modificari catre nivelul ierarhic superior al EAC sunt evenimente asincrone, trebuiesc luate masuri software de memorare a modificarilor de stare in structuri de date de tip coada de asteptare.

4.4.2. Intrari de contorizare

Un caz aparte de semnale numerice il constituie impulsurile provenite de la contoare de energie cu generatoare de impuls. In acest caz nu sunt semnificative tranzitiile propriu-zise ale semnalelor, ci numarul acestor tranzitii, cu ajutorul carora poate fi reconstituita energia electrica masurata de contor. Echipamentul de achizitie asociaza fiecarei intrari de acest tip un index in memoria locala. Se impun masuri suplimentare hard + soft de pastrare a indexului fiecarui contor, chiar si in lipsa tensiunii de alimentare a EAC. Acesta va semnaliza orice situatie care poate sa genereze dubii asupra valorii reale a indexului (reinitializare index la pornire "rece" a EAC, posibile impulsuri pierdute pe perioada cand EAC nu a fost alimentat etc.).

Este de preferat ca intrarile numerice dedicate contorizarii sa aiba o schema software identica cu cele destinate semnalelor numerice, asigurandu-se astfel flexibilitatea in configurarea EAC (urmand sa se precizeze prin software repartizarea si tipul intrarilor numerice).

4.4.3. Intrari analogice

Principiul distribuirii EAC la nivelul celulelor statiei de transformare face posibila eliminarea traductoarelor analogice (tensiune, curent, putere) existente actualmente in afara EAC. Este de preferat ca semnalul analogic sa fie preluat direct in EAC, asigurandu-se prelucrarea numerica a acestora si calculul valorilor dorite. Prelucrarea semnalelor analogice se face conform schemei de principiu din fig.17.

Fig.17. Lantul de masura analogic

Pentru asigurarea flexibilitatii de configurare a EAC se considera optima echiparea unui EAC corespunzator unei celule cu urmatoarele tipuri de intrari analogice:

-  canale de tensiune alternativa (valori nominale 60  100 Vef);

-  canale de curent alternativ (valori nominale 1  5 Aef);

-  canale de tensiune continua (valori nominale 24  220 Vcc);

-  canale de curent continuu (valori nominale 1  4 A);

Obtinerea celorlalte marimi analogice se face grupand si prelucrand corespunzator informatiile provenite de la canalele de tensiune si curent (fig.18).

Transmisia valorilor marimilor analogice culese de catre echipamentul de achizitie si comanda se face in doua moduri: prin interogarea lansata de catre nivelul superior (calculatorul de la nivelul statiei) care se face de regula la intervale regulate de timp (1 minut) sau prin mesaje de eveniment atunci cand modificarea valorii semnalului supravegheat reclama o atentie speciala, respectiv trebuie adus foarte rapid la cunostinta dispecerului. Mesajele de eveniment au prioritate maxima la transmisie. Exista doua cazuri importante care reclama transmisia prin eveniment a semnalelor analogice:

-  valoarea semnalului a suferit o modificare semnificativa, necesitand actualizarea acesteia in baza de date de la punctul central;

-  valoarea semnalului indica o stare de avarie sau premergatoare unei avarii, fiind necesara atentionarea dispecerului asupra acestui fapt.

Pentru alarmarea nivelului superior asupra depasirii limitelor semnalelor analogice supravegheate, se utilizeaza o schema cu patru nivele de alarmare (fig.19). Astfel, atata timp cat semnalul se afla in limitele de functionare normala, nu sunt generate alarme. Iesirea din aceasta zona (peste limita maxima, respectiv sub limita minima) genereaza evenimentele corespunzatoare cu nivelul depasirii. Limitele stabilite pot fi asimilate semnalizarilor de prevenire, respectiv de avarie. Conform acestei scheme, semnalului analogic i se ataseaza o stare care poate fi:

-  Normala    semnalul se gaseste la intervalul (Limita 1 Limita 1

-  Alarmanta 1 semnalul se gaseste la intervalul (Limita 1 Limita 2

-  Alarmanta 2 semnalul depaseste Limita 2

-  Alarmanta 1 semnalul se gaseste la intervalul (Limita 2 Limita 1

-  Alarmanta 2 semnalul depaseste Limita 2

Pentru evitarea transmiterii de salve de evenimente (alarma / revenire) atunci cand valoarea semnalului se gaseste in apropierea pragului de alarmare, se utilizeaza un prag de insensibilitate la revenire (histereza).

Transmiterea prin eveniment la modificarea semnificativa a valorii semnalului analogic se face considerand un gradient corespunzator. Astfel, sunt generate asemenea evenimente ori de cate ori este indeplinita relatia (9).

(9)

in care V _a este valoarea actuala, V _tr este valoarea transmisa anterior catre nivelul superior, iar    e este gradientul.

4.4.4. Iesiri numerice

Pentru asigurarea comenzilor catre procesul tehnologic este necesara conceperea unei interfete specifice. Intalnim doua tipuri de comenzi catre proces:

-  comenzi de impuls, destinate echipamentelor de comutatie si separatie, comutatoarelor de ploturi etc. Durata impulsului trebuie sa poata fi reglabila, functie de echipamentul caruia ii este adresata comanda;

-  comenzi permanente, care trebuie sa-si mentina starea un timp nedeterminat, destinate punerii / scoaterii din functie a unor automatizari, protectii etc.

Echipamentele din statiile de transformare sunt gandite sa accepte comenzi de tip contact electric (existente actualmente in panouri) desi EAC se poate interfata cu toate comenzile procesului, prin interfete care sa asigure iesiri prin contacte lipsite de potential, realizandu-se astfel si separarea galvanica fata de procesul tehnologic.

Avand in vedere necesitatea eliminarii comenzilor nedorite (comenzi gresite sau intempestive), este necesara implementarea unei scheme hard + soft de validare a lansarii unei comenzi, care sa asigure:

-  identificarea indubitabila a comenzii ce trebuie lansata, prin verificarea codului acesteia;

-  eliminarea riscului comenzilor intempestive datorate defectarii tranzistoarelor interne de comanda, prin:

T   utilizarea unor scheme de comanda cu cheie de validare (Fig.20).

T   supravegherea incadrarii in limite a curentului prin circuitele de comanda - utila si pentru protectia interfetelor de iesire ale EAC.

4.4.5. Consola locala

Interfatarea locala cu operatorul trebuie sa asigure urmatoarele facilitati:

-  afisarea starilor semnalelor numerice supravegheate de catre EAC;

-  afisarea valorilor marimilor analogice - eventual luand in considerare constantele reductoarelor de curent si a transformatoarelor de tensiune;

-  afisarea indexului contorilor cu impulsuri;

-  afisarea de informatii privitoare la starea de functionalitate a EAC.

Acest lucru se poate realiza prin intermediul unui afisor local cu 10 - 30 caractere si a unei tastaturi locale pentru selectia optiunilor (5 - 10 butoane).

Functiuni mai complicate de dialog cu operatorul pot fi implementate conectand EAC la un calculator portabil, prin interfete corespunzatoare (interfata de comunicatie seriala). Astfel se pot imagina functii de testare supravegheata de operator, de setare a parametrilor locali, de functionare a EAC

Nu se considera necesara implementarea, la nivelul consolei locale a EAC si a unor functiuni de comanda, intrucat acestea sunt de regula concentrate intr-un calculator central al statiei, care insumeaza mai multe sarcini si asigura majoritatea functiunilor de interfata cu operatorul uman aflat in statia de transformare.

4.4.6. Functii de comunicatie

Intr-o arhitectura distribuita de achizitie si comanda, maximum de avantaje se obtin aplicand consecvent principiile proiectarii pe obiecte (POO). Astfel, EAC poate fi privit ca un obiect care furnizeaza tuturor celorlalte resurse hard / soft ale retelei anumite servicii (functiuni, metode). Ca si in cazul POO, atunci cand o componenta oarecare a sistemului are nevoie de un serviciu din partea EAC trebuie sa lanseze un mesaj prin care solicita serviciul respectiv. Un asemenea mesaj trebuie sa cuprinda urmatoarele informatii:

-  identificatorul EAC, prin care se precizeaza echipamentul caruia ii este destinat mesajul;

-  serviciul solicitat;

-  eventualii parametri necesari EAC in indeplinirea misiunii;

  identificatorul componentei care a lansat cererea pentru ca EAC sa stie cui ii este destinat raspunsul.

Comunicatia se realizeaza obisnui prin intermediul canalelor seriale si are la baza un protocol orientat pe mesaj, care respecta principiile aratate mai sus. Pentru a asigura disciplina de comunicatie in reteaua de date de tip multipunct la care este cuplat EAC (magistrala de proces a statiei) s-a adoptat principiul conform caruia fiecare EAC poate emite mesaj numai la receptionarea unui mesaj, care ii este adresat (respectiv contine adresa de nod a EAC considerat) altfel spus este folosita regula "raspunde numai daca esti intrebat".

Acest principiu (fig.21) este adecvat utilizarii in retele de mica viteza eliminand problemele generate de eventualele conflicte la accesul simultan al EAC la magistrala de comunicatie. Resursele hardware implicate sunt relativ modeste.

Fig.21. Principiul comunicatiei in reteaua multipunct

La receptia unui mesaj pe magistrala de comunicatie, toate EAC cuplate la acea magistrala decodifica adresa de nod (de identificare)a destinatarului acelui mesaj. Daca acesta coincide cu adresa proprie (adresa unica stabilita in ROM la fabricat), EAC va decodifica semnificatia mesajului si va emite un mesaj de raspuns corespunzator. Erorile de comunicatie se depisteaza cu ajutorul controlului redundant ciclic (CRC) pe 16 biti.

La emisia unui mesaj catre EAC, raspunsurile primite de la gestionarul de protocol sunt:

  EAC confirma corect primirea mesajului;

-  EAC nu confirma (sau confirma incorect) mesajul, desi s-au facut trei incercari de transmisie;

-  linie de comunicatie ocupata;

-  functionarea incorecta FB (defect Field Bus);

-  echipament destinatar defect.

Mesajele pot fi grupate in patru categorii: de configurare, de comanda proces, de citire stare, de citire evenimente.

a) Mesaje de configurare

Configurare_IN(nr_monopolare, nr_bipolare, nr_impulsuri). Stabileste tipurile intrarilor numerice.

Configurare_frecv_IN(N1, N2). Stabileste frecventele limita de oscilatie ale contactelor la care intrarea numerica este invalidata. Se stabilesc doua valori: numarul maxim de comutari in 60 sec., respectiv in 420 sec.

Blocare_IN(nr_IN) si Deblocare_IN(nr_IN). Un mesaj de blocare a unei intrari face ca orice modificare de stare a intrarii respective sa nu mai fie luata in considerare. Reciproc, un mesaj de deblocare face ca o intrare numerica blocata anterior sa reinceapa sa retransmita orice modificare de stare.

Verifica_fir(nr_IN). Lanseaza procedura de verificare a continuitatii firelor de conexiune corespunzatoare unei intrari numerice.

Citeste_Config_IN(). Citeste configurarea curenta a intrarilor numerice. In raspuns este precizat numarul de intrari corespunzatoare fiecarui tip - mono / bipolar / impuls.

Limite_alarma1_IA(Sup1, Inf1, Sup2, Inf2, , SupN, InfN). Exista patru limite de alarmare asociate fiecarei intrari analogice, grupate cate doua -alarma 1 si alarma 2 - fiecare cu cate doua praguri - superior si inferior.

Limite_alarma1_IA().     Stabileste setul de praguri corespunzatoare alarmei 1.

Histereza_alarme1_IA(delta1, delta2,, deltaN). Stabileste primul set de histereza la trecerea limitelor de alarmare a intrarilor analogice.

Limite_alarma2_IA(Sup1, Inf1, Sup2, Inf2, , SupN, InfN). Stabileste cel de al doilea    set de limite de alarma.

Histereza_alarme2_IA(delta1, delta2,, deltaN). Stabileste cel de al doilea    set de histereza la trecerea limitelor de alarmare a intrarilor analogice.

Constante_Afisare(k1, k2, , kN). Stabileste constantele pentru afisarea locala a valorilor intrarilor analogice. Constantele se aleg fie corespunzator citirii valorilor din circuitele secundare, fie a valorilor din primar (luand in considerare si constantele grupurilor de masura).

Blocare_IA(nr_IA) si Deblocare_IA(nr_IA). Semnificatii similare cu cele aratate la blocarea - deblocarea intrarilor numerice.

Sincronizare_ceas(zi, ora, minut, secunda, milisecunda). Transmite echipamentului ora exacta.

b) Mesaje de comanda catre proces

Comanda(EN_Impuls, durata EN_permanente). Cere sa emita o comanda in impuls de durata pe iesirea EN_impuls, si sa stabileasca iesirile permanente conform tabloului EN_permanente. Atunci cand se doreste numai modificarea iesirilor permanente, EN_Impuls este 0 (zero).

Citeste_EN_Permanente(). EAC transmite starea curenta a iesirilor de comanda permanente.

c) Mesaje de preluare informatii curente despre proces

Citeste_eveniment(). Echipamentul transmite evenimentele memorate. Preluarea evenimentelor din buffer-ul de evenimente al EAC se face cu un singur mesaj de interogare, la care raspunsul EAC contine un sir de evenimente (externe EAC sau interne EAC) care au asociate fiecare tipul procedurii. Principalele tipuri de evenimente sunt:

T   punerea sub tensiune EAC - se semnalizeaza daca continutul memoriei de configurare este corect sau nu;

T   autoreset EAC;

T   eveniment numeric (comutare corecta intrare mono sau bipolara, ambiguitate intrare bipolara);

T   blocare intrare numerica la depasirea numarului de comutari permise in unitatea de timp;

T   fir intrare numerica intrerupt / intreg;

T   lansare corecta comanda;

T   functionare incorecta circuite de comanda, cu detalierea a 6 tipuri de erori;

T   depasire / revenire in limite de alarmare a intrarilor analogice;

T   suplimentar de cele de mai sus, EAC memoreaza si transmite ca eveni-mente modificarile de configurare comandate prin mesajele amintite deja.

Structura unui echipament digital multifunctional configurabil

Un echipament digital tipic reclama de fapt o combinatie de functiuni, precum si un numar de interfete de intrari (numerice si analogice) si iesiri (in general numerice). Structura de baza este aratata in fig.22.

Fig.22. Structura unui echipament digital multifunctional

Numarul si felul intrarilor si iesirilor sunt determinate fizic de partea hardware, pe cand functionarea echipamentului este determinata in special de partea software. Unitatea (unitatile) de prelucrare determina in mod decisiv puterea de calcul.

Structura hardware este intotdeauna stabilita de catre producatorul echipamentului, in concordanta cu specificatiile utilizatorului. Tot producatorul instaleaza componentele software de baza cum sunt sistemul de operare si biblioteca de functiuni. Configuratia si functionalitatea finala este insa stabilita de catre utilizator in concordanta cu specificul aplicatiei. Cerintele hardware difera in functie de sarcinile de protectie si control pe care urmeaza sa le indeplineasca echipamentul:

Intrari analogice. Configuratiile tipice pornesc de la 6 intrari (3 U, 3 I) pana la 32 intrari, foarte rar mai mult.

Intrari si iesiri numerice. Pot varia foarte mult, de la doar cateva interfete la cateva zeci sau chiar sute. Modernizarea echipamentului precum si simplitatea constructiva a interfetelor de intrare / iesire numerice lasa insa suficienta libertate pentru acoperirea unei game largi de aplicatii.

Capacitatea de prelucrare. Este determinata decisiv de tipul si numarul unitatilor de procesare (microprocesoare, microcontrolere, procesoare de semnal). La un moment dat, puterea de calcul necesara reprezinta in fapt suma timpilor de prelucrare ai diferitelor functiuni din biblioteca si nu trebuie sa depaseasca limita teoretica, specifica unitatii (unitatilor) de prelucrare. Numarul intrarilor / iesirilor precum si comunicatia influenteaza de asemenea tipul de prelucrare necesar.

Functiile interfetei om-masina, respectiv ale comunicatiei trebuie sa permita utilizatorului sa defineasca functionalitatea echipamentului. Operatiile principale in acest sens sunt:

activarea si configurarea functiilor de control, protectie, automatizare, monitorizare;

atasarea intrarilor si iesirilor echipamentului la functiile activate;

specificitatea tipului si caracteristicilor intrarilor si iesirilor, respectiv stabilirea corespondentei acestora cu marimile corespondente din procesul tehnologic;

functiuni de test si informare.

Teoretic, orice combinatie de functiuni de biblioteca sunt posibile, la o anumita capacitate a intrarilor si iesirilor. In mod practic insa, exista cateva limitari de care trebuie tinut cont:

gama configuratiei platformelor hardware (si deci a costului acestora) trebuie sa acopere de la aplicatiile care reclama cerinte reduse la aplicatiile complexe. Apar astfel limitari ale numarului de intrari / iesiri si ale puterii de calcul corespunzatoare fiecarui sortiment din aceasta gama;

functiunile din biblioteca de functiuni nu sunt testate in orice combinatie posibila. Testele efectuate de fabricantul echipamentului (si deci garantia bunei functionari) se refera la o gama de aplicatii stabilita la un moment dat ca fiind cuprinzatoare. Biblioteca de functiuni este ea insasi limitata.

4.4.8. Aplicatie. Telecomanda separatoarelor electrice

In cadrul sistemelor de automatizare a distributiei (SAD), firma ALSTOM H (fosta AEG) a conceput si fabricat un sistem inteligent de telesemnalizare, telecomanda si automatizare (INTAV) destinat retelelor de distributie de medie tensiune. Sistemul INTAV cuprinde echipamentele din punctul central de conducere (PCC), separatoarele de sarcina din retelele aeriene de 20 kV, intreruptoarele din statii si posturi de alimentare de medie tensiune, dotate cu sistem de comunicatie radio.

Echipamentele de la PCC, intr-o configurare dezvoltata (calculator, concentrator de date, program specializat) pot sa realizeze urmatoarele functii de baza:

receptia si afisarea informatiilor privind starea separatoarelor si intreruptoarelor controlate;

telecomanda separatoarelor si intreruptoarelor;

receptia, afisarea si protocolarea informatiilor privitoare la locul si tipul defectelor de retea (de la separatoarele controlate);

receptia si afisarea informatiilor privind functionarea automaticii locale;

receptia, afisarea si protocolarea informatiilor privind masurarea marimilor electrice de la separatoarele controlate, amplasate pe linii;

posibilitatea de integrare, prin protocoale standard sau descrieri detaliate de protocoale, intr-o retea LAN-DMS/SCADA.

Echipamentele locale sunt separatoare de sarcina telecomandate, amplasate in fiderii si in derivatiile retelei de distributie, cu scopul sectionarii retelei, care sunt cuprinse in sistemul de automatizare al distributiei si care intr-o dezvoltare maximala realizeaza urmatoarele functii de baza:

stabilirea si ruperea curentilor de sarcina;

comanda locala, telecomanda si telesemnalizarea;

sesizarea si telesemnalizarea trecerii curentului de defect permanent;

automatica locala (deschiderea automata in pauza lenta de RAR);

functia de masura (U, I, P, Q, cos j, W).

Separatorul de sarcina telecomandat, tip ROT-AUN in varianta constructiva de baza, se compune din urmatoarele echipamente ce se monteaza pe stalp:

separatorul de sarcina tripolar pentru exterior;

dulapul de telecomanda si de actionare;

dispozitivul de actionare telescopica, ce se monteaza intre separatorul de sarcina si dulapul de actionare;

sursa auxiliara de tensiune;

antena directiva radio.

a) Separatoarele de sarcina fabricate de ALSTROM H Ltd. sunt separatoare tripolare de exterior, cu izolatie in aer, capabile de ruperea curentilor de sarcina, in conformitate cu standardul de asigurare a calitatii ISO 9001. Separatorul are cutitele principale argintate si de forma speciala pentru spargerea crustei de gheata, contactele auxiliare pentru ruperea sarcinii din otel special, izolatoarele suport si de actionare de mare fiabilitate, din rasina sintetica armata cu fibra de sticla si accesorii confectionate din material anticoroziv. Suportul separatorului este protejat impotriva coroziunii prin zincare la cald.

b) Dulapul de telecomanda si de actionare (cofret) are grad de protectie IP-65, rezistent la razele ultraviolete (UV) si conditii climatice in care sunt amplasate modemurile si unitatile electronice (RTU, cartela de alimentare etc.), statia de radio, sursa de alimentare de baza (bateria acumulatoare), cheia de selectare a regimului de functionare, butoanele de actionare locala, elemente de protectie impotriva supratensiunilor si supracurentilor si siruri de cleme pentru racord cu exteriorul.

Elementul de actionare este motorul electric cu amplificator de forte, tip SKF, de fabricatie suedeza (12 Vcc, 10 A curent absorbit, 5000 N forta de impingere).

Cartela modem Remote Terminal Unit (RTU) este un microprocesor cu modem radio cu cinci intrari digitale si doua iesiri de comanda prin care asigura telecomanda si telesemnalizarea de stare a separatorului si toate celelalte telesemnalizari de stare a cofretului de telecomanda. RTU prin modemul radio FSK atasat, poate sa asigure urmatoarele posibilitati de comunicare a datelor, adica receptionarea comenzilor si transmiterea semnalizarilor la PCC:

T   prin sistem radio conventional, in benzile de frecventa 160 MHz, 350 MHz sau 450 MHz;

T   prin canal deschis (open chanel) a sistemului de radio trunking;

T   prin canal de control al sistemului de radio trunking, folosind apeluri de tip SDM (Short Data Message).

Cartela de alimentare tip TSZ-1K este un alimentator-stabilizator care asigura controlul incarcarii bateriei acumulatoare in limitele de tensiune 13,2 V (la +40 C) si 14,8 V (la -20 C). Cartela de alimentare are si rolul de a proteja bateria acumulatoare impotriva descarcarii complete. In cazul disparitiei accidentale de durata a tensiunii auxiliare de incarcare, daca tensiunea la bornele bateriei scade sub 10,5 V, cartela de alimentare deconecteaza automat sarcina de pe acumulator. Reconectarea sarcinii va avea loc dupa ce tensiunea pe borne depaseste 12,5 V. Scaderea tensiunii de pe bornele acumulatorului sub 11,5 V este telesemnalizata sub forma de alarma la PCC.

Sursa operativa de tensiune (alimentare de baza) este asigurata de bateria acumulatorului, tip Bosh, de 12 V si 44 Ah, amplasata in dulapul de telecomanda. Este un acumulator cu Pb, inchis, cu functionare in conditii ambientale de
-35 C  C si care nu necesita intretinere. In cazul lipsei de durata a tensiunii auxiliare de incarcare, acumulatorul are o autonomie pentru manevre de minim 72 ore, timp in care la -20 C se poate efectua peste 1000 de cicluri de conectare-deconectare a separatorului.

Suportul pentru telecomenzi, telesemnalizari si de transmisie a datelor este reteaua radio, implementata la beneficiar. In functie de benzile si canalele de frecventa care au fost autorizate de Inspectoratul General al Radiocomunicatiilor (IGR), beneficiarul poate opta pentru diverse statii de radio.

In dulapul de telecomanda sunt amplasate cheia de selectare a regimului de functionare si unitatea pentru comenzi electrice locale. Prin cheia de selectare se pot selecta trei regimuri de functionare si anume: telecomanda, comanda locala si comanda interzisa (blocata). Trecerea cheii pe pozitia comanda locala sau comanda interzisa este telesemnalizata la PCC. Comanda locala a separatorului (inchidere / deschidere) se poate realiza electric, prin butoane corespunzatoare de inchidere / deschidere. In cazuri exceptionale, cand bateria ajunge intr-o stare de descarcare completa si separatorul nu se mai poate actiona electric, comanda locala (inchidere / deschidere) se poate realiza manual, cu o manivela, care actioneaza asupra axului motorului electric.

c) Dispozitivul de actionare telescopica tip THM care face legatura intre dulapul de actionare si bratul de actionare al separatorului, prin resortul de inmagazinare a fortei asigura o viteza de inchidere / deschidere adecvata, independent de viteza de deplasare a tijei motorului.

d) Variante de surse auxiliare de tensiune oferite pentru mentinerea in stare incarcata a bateriei acumulatoare din dulapul de telecomanda.

e) Pentru transmisie de date se utilizeaza la separator antena directiva pentru benzile de frecventa: 160 MHz, 300 MHz si 450 MHz.

In fig.23 se prezinta un separator telecomandat de tip OSR-AHU fabricat de firma ALSTOM H. Un astfel de separator realizeaza urmatoarele functiuni:

Comenzi locale (deschidere / inchidere) electrice, prin buton si manual.

Receptioneaza, analizeaza si executa comenzile emise de centrala de telecomanda:

T   deschiderea separatorului prin telecomanda;

T   inchiderea separatorului prin telecomanda;

T   interogarea starii separatorului.

Transmite prin radio, catre centrala de telecomanda, urmatoarele telesemnalizari:

T   starea deconectata a separatorului (deschis);

T   starea conectata a separatorului (inchis);

T   starea intermediara a separatorului (conectare / deconectare nefinalizata);

T   defect in electronica dulapului de telecomanda (separator indisponibil a fi telecomandat);

T   nivel de tensiune la bateria acumulatoare (bun sau nivel scazut);

T   lipsa tensiunii auxiliare de curent alternativ;

T   telecomanda interzisa (cheia de selectie locala a regimului de functionare a separatorului pe pozitia "manual");

T   deschiderea usii dulapului de telecomanda (patrundere persoane neautorizate la cofret de comanda).

Telesemnalizarile vor fi transmise automat sau la interogarea separatorului.

Separatorul telecomandat ROT-AUN/b al aceleiasi firme este destinat pentru telecomenzi, telesemnalizari si supravegherea regimului de defect pe linie, realizand urmatoarele functii suplimentare:

sesizarea trecerii curentului de defect (scurtcircuite polifazate si monofazate) care au avut loc in aval de separator;

telesemnalizarea la punctul central de comanda (dispecer) a trecerii curentului de defect permanent.

Telesemnalizarea trecerii curentului de defect este receptionata de centrala de telecomanda de la PCC si se afiseaza sub forma de semnale distincte: "scurtcircuit polifazat" si "punere la pamant".

Fig.23. Separator telecomandat de tip OSR-AHU 24 / 400 / 50 fabricat de firma ALSTOM H

Valorile limitelor de semnalizare a curentului de defect la detectorul de defect se va programa in trepte, in functie de tipul curentului de defect si de regimul de tratare a neutrului, conform tabelului 10.

Tabelul 10.

Separatorul telecomandat tip ROT-AUN / c este destinat pentru telecomenzi, telesemnalizari, supravegherea regimului de defect si automatica locala.

Functia de automatica locala realizeaza prin sesizarea trecerii curentului de defect permanent ce a avut loc in aval de separator si deschiderea automata a separatorului in pauza lenta de RAR (10  15 sec) a intrerupatorului din statia de alimentare.

In cazul in care intrerupatorul din statia de alimentare nu este dotat cu sistem de telecomanda si supraveghere INTAV sau functionarea echipamentului (releului) RAR este nesigura (eventuale dereglari sau defecte) separatorul se poate programa ca deschiderea automata sa aiba loc imediat dupa terminarea ciclurilor de RAR dupa ce intreruptorul a decuplat definitiv linia.

In cazul deschiderii automate, separatorul se va bloca in pozitia deschis prin blocarea telecomenzii si aceasta actiune va fi telesemnalizata la PCC fie prin emiterea unei telesemnalizari distincte "separator deconectat automat", fie prin asocierea telesemnalizarii de pozitie cu telesemnalizarea trecerii curentului de defect.

In cazul in care intr-un interval de timp de 4,5 s de la detectarea primei treceri de curent de defect nu se detecteaza o a doua trecere de curent de defect, deschiderea automata a separatorului nu mai are loc, dispozitivul de detectie a defectului revine in stare "de veghe" si va fi telesemnalizata la PCC numai la trecerea curentului de defect.

De asemenea deschiderea automata va fi blocata in cazul in care pe linia unde este montat separatorul exista tensiune si circulatie de curent.

Punerea / scoaterea din functiune a automatizarii locale se poate efectua local, cu cheia de selectare, din dulapul de telecomanda.

La solicitarea beneficiarului dispozitivul de detectie se poate dota cu butoane pentru testarea bunei functionari al acestuia. Acest test permite simularea aparitiei unui curent de defect. Efectul testului nu genereaza o comanda de actionare a separatorului. Buna functionare a separatorului va fi semnalizata printr-o indicatie luminoasa locala si eventual telesemnalizata la PCC prin semnal distinct.