Telemecanização de instalações elétricas
O objetivo dos dispositivos telemecânicos é monitorar e controlar o modo de operação de instalações elétricas dispersas a partir de um ponto central, chamado de dispatch point (DP), onde está localizado o despachante de serviço, cujas funções incluem impacto operacional nas usinas. Os dispositivos telemecânicos são subdivididos em sistemas de telesinalização (TS), telemetria (TI), telecontrole (TU) e telecontrole (TR).
O sistema do veículo transmite sinais de localização de objetos, bem como sinais de emergência e alerta do ponto controlado (CP) para o DP.
O sistema de TI transmite dados quantitativos sobre o estado do objeto gerenciado para o DP.
Sistema de controle remoto TU transmite comandos de controle de DP para CP. O sistema TR transmite comandos de controle do DP para o KP.
Os sinais de DP para CP são transmitidos via canais de comunicação (CC)… Linhas de cabo (cabos de controle, cabos telefônicos, etc.), linhas de energia (linhas aéreas de alta tensão, rede de distribuição N.N., etc.) e linhas de comunicação especiais (relé de rádio, etc.).
O processo de transmissão do sinal é mostrado na Fig.1, onde IS é uma fonte de sinal, P é um dispositivo transmissor, LAN é uma linha de comunicação, PR é um dispositivo receptor e PS é um receptor de sinal (objeto).
Figo. 1. Esquema de transmissão de sinal através da linha de comunicação do ponto de controle ao ponto controlado.
Com TS, TI no painel de controle há IS, P, em DP — PR, PS. Informação (informativa), sinais discretos que refletem um número finito de estados de objetos (TS) e sinais analógicos ou discretos que refletem um conjunto de estados (TI) são transmitidos pela LAN.
Com TU, TR em DP temos IS, P, em KP — PR, PS. Informações administrativas (controle), sinais de controle discretos para um número limitado de estados de entidade (TC) e sinais analógicos ou discretos para um conjunto de estados de entidade (TR) são transmitidos pela LAN.
Assim, a direção dos sinais para TS, TI é unidirecional, e para TU, TR é bidirecional, pois para o estado de TU é necessário refletir o estado do objeto por meio de TS, e para TR- por meio de TI. A sinalização e a propagação podem ser de natureza qualitativa (binária) e quantitativa (múltipla) - analógica ou discreta.
Portanto, os sistemas telemecânicos geralmente executam funções duplas: TU — TS e TR -TI. Como os sinais estão expostos a interferências, para aumentar a imunidade a ruído e a seletividade do dispositivo receptor, os sinais analógicos são codificados, ou seja, são subtraídos e as informações são apresentadas na forma de sinais discretos - sinais de acordo com a codificação algoritmos, quando cada sinal corresponde à sua própria combinação de sinais discretos.
Codificando o sinal
A vantagem dos dispositivos telemecânicos em relação aos dispositivos de monitoramento e controle remotos é a redução do número de canais de comunicação.Em dispositivos remotos, os canais de comunicação são separados espacialmente — cada canal tem sua própria LAN. Nos dispositivos telemecânicos, existe apenas uma linha de comunicação e os canais de comunicação são formados devido ao tempo, frequência, fase, código e outros métodos de separação de canais, e uma quantidade muito maior de informações e informações administrativas é transmitida em um canal.
Um sinal de informação discreto é um número de pulsos que diferem uns dos outros qualitativamente (polaridade, fase, duração, amplitude, etc.).
A codificação de um sinal de elemento único permite que uma quantidade limitada de informações seja transmitida mesmo ao usar várias funções. Uma quantidade muito maior de informações pode ser transmitida pela codificação de vários elementos, mesmo quando apenas duas funções são usadas.
A codificação de elemento único é amplamente utilizada em dispositivos telemecânicos devido ao fato de que muitos objetos controlados e monitorados são de duas posições e requerem a transmissão de apenas dois sinais de comando. A codificação de vários elementos é usada nos casos em que o número de objetos controlados e monitorados é grande ou quando os objetos são multiposicionais e, portanto, requerem a transmissão de muitos comandos.
Em TU — os códigos TS são usados para transmitir comandos independentes. Em TU — TS, a duração ou a frequência do pulso geralmente são usadas como seletores. Nos sistemas TI — TR, os códigos são usados para transferir valores numéricos e são chamados de códigos aritméticos. No centro desses códigos estão os sistemas de representação de números por meio de sequências de código.
Sistema de controle remoto - telesinalização (TU - TS)
Nos sistemas TU — TS, a transmissão de um comando de controle pode ser dividida em duas posições:
1) a escolha deste objeto (escolha),
2) transmissão de comando.
A separação dos sinais transmitidos por uma LAN é feita de diferentes maneiras: por meio de circuitos separados, durante a transmissão, por meio de caracteres seletivos durante a codificação.
TU — Sistemas TS com comutação (em circuitos separados), divisão de tempo e frequência de sinal são amplamente difundidos.
O sistema comutação-divisão é mostrado na Fig. 2.
O objeto de controle é uma chave com contatos auxiliares Bl, B2. O sistema usa quatro sinais de sinal seletivo - polaridade positiva e negativa e dois níveis de amplitude, portanto, quatro sinais podem ser transmitidos em uma linha de dois fios: 2 sinais de comando (on-off) e 2 sinais de alerta (off, on).
Arroz. 2. Diagrama esquemático do sistema TU-TS com separação de sinais de comutação.
O número total de sinais representados em um sistema comutado por circuito é: N = (k-l) m
Se houver um nível mínimo do sinal de advertência em LC1 (corrente retificada de comando de meia onda i1), o RCO é acionado. Quando KB está ligado, o sinal de distribuição «on» é aplicado para ligar o interruptor, enquanto B2 está fechado e o nível mínimo do sinal de sinal (corrente retificada de meia onda i2) chega a LS1, o relé no PCB é ativado . Ao ligar o KO, ocorre um processo semelhante ao de ligar o HF.
Esses sistemas TU-TS com separação de sinais de comutação são usados para controlar um número limitado de objetos a uma distância de até 1 km.
O sistema TU-TS com sinais de divisão de tempo transmite sinais para a LAN sequencialmente, pode funcionar ciclicamente, monitorando constantemente o objeto ou esporadicamente, se necessário. O diagrama do sistema é mostrado na fig. 3.
A linha de comunicação LAN usando distribuidores de comutação síncrona P1, PG2 é conectada sequencialmente nas etapas n, n-1 aos circuitos de controle correspondentes e nas etapas 1, 2 ... aos circuitos de sinal.
Arroz. 3. O sistema TU-TS básico com sinais de divisão de tempo.
A seleção de sinais neste sistema pode ser direta — de acordo com uma única característica seletiva (como mostrado no diagrama), ou combinada — de acordo com uma combinação de características seletivas. Na seleção direta, o número de sinais transmitidos pela LAN é igual ao número de passos do distribuidor: Nn = n Na seleção combinada, o número de sinais aumenta: Nk = kn, onde k é o número de combinações de características.
Nesse caso, o sistema é complicado pelo aparecimento de misturadores e decodificadores nas laterais de DP e KP.
O sistema TU-TS com separação parcial de sinal transmite sinais para a LAN continuamente porque o início da comunicação é distribuído por frequência. Desta forma, vários sinais podem ser transmitidos simultaneamente pela LAN.O diagrama do sistema é mostrado na fig. 4.
Arroz. 4. Diagrama esquemático do sistema TU-TS com divisão de frequência dos canais
Em DP e KP existem geradores com frequências estáveis f1 ... fn, que são conectados aos encoders NI (DP), Sh2 (KP). Botões de controle K1 … Kn e contatos de relé de objeto P1 … Pn.
Se a codificação for de elemento único, então cada sinal distribuído e de sinalização tem sua própria frequência.
A separação dos sinais é feita por filtros passa-faixa PF em DP e CP, portanto em princípio é possível transmitir todos os sinais simultaneamente. A codificação de vários elementos permite reduzir o número de geradores e filtros passa-banda, bem como estreitar a largura de banda do sinal.Para isso, são utilizados codificadores e decodificadores nas laterais do DP e KP, que codificam e decodificam os sinais.
O sistema TU-TS com divisão de tempo e frequência de canais é atualmente construído sobre elementos lógicos usando microcircuitos.
Sistemas de telemetria (TI)
No sistema TI, a transferência do parâmetro de energia renovável consiste em três operações:
1) seleção do objeto de expansão (parâmetro medido)
2) conversão de quantidade
3) transferência.
No CP, o parâmetro medido é convertido em um valor conveniente para a transmissão à distância, no DP, esse valor é convertido nas leituras de um dispositivo de medição ou registro.
A separação de sinais transmitidos pela LAN também é feita por comutação, tempo, método de frequência e divisão de código de sinais também é usada. Os sistemas de TI são diversos em termos de tipo de sinal. É feita uma distinção entre sistemas analógicos, de pulso e de frequência.
Em sistemas analógicos, um valor contínuo (corrente, tensão) é transmitido para a LAN. Em um pulso — uma sequência de pulsos ou uma combinação de código. Em frequência — corrente alternada de frequências sólidas.
Arroz. 5. Diagrama de blocos de um sistema analógico de telemetria.
O sistema de TI analógico é mostrado na Fig. 5. O transmissor, em cuja capacidade o conversor P do parâmetro correspondente à corrente (tensão) é usado, é conectado a uma linha LAN.
O transmissor é geralmente conversores retificados (corrente, tensão) ou indutivos (potência, cos). Conversores típicos de corrente (VPT-2) e tensão (VPN-2) são mostrados na Fig. 6 e 7.
Arroz. 6. Diagrama de circuito de um retificador (VPT-2)
Arroz. 7. Esquema do conversor retificador (VPN-2)
Os sistemas de pulso TI têm diversas variedades que diferem nas formas de representar o parâmetro analógico por sinais de pulso. Existem sistemas TI de pulso digital, pulso de código e frequência de pulso usando os conversores correspondentes mostrados na Fig. oito.
Arroz. 8. Parâmetro analógico para conversores de sinal de pulso.
Arroz. 9. Diagrama de blocos do sistema TI pulsado
O sistema de pulso TI é mostrado na Fig. 9. O transmissor é o correspondente conversor P que envia pulsos para a LAN que são valores analógicos de acordo com seus parâmetros característicos. A conversão reversa é feita pelo conversor OP. Os transmissores de sistemas de pulso TI são geradores de pulso de chip.
Sistemas de TI de frequência usam sinais senoidais, com sua frequência representando um parâmetro analógico. Os sistemas de frequência usam transdutores - geradores de oscilações senoidais controladas por corrente ou tensão.
O sistema de frequência TI é mostrado pelo diagrama de blocos na Fig. onze.
Arroz. 10. Conversor do sistema de frequência TI.
Arroz. 11. Diagrama de blocos do sistema de frequência TI.
A conversão inversa realizada pelo OP pode ser feita tanto para um valor analógico quanto para um código decimal para indicação por instrumentos digitais com um ADC.
Os sistemas TI de pulso e frequência têm uma grande distância de medição, linhas de cabo e linhas aéreas podem ser usadas como linhas de comunicação, têm alta imunidade a ruído e também podem ser facilmente inseridas em um computador usando códigos de frequência apropriados, códigos de conversores de código.