Логические узлы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Логические узлы и данные, содержащиеся в логическом устройстве, являются ключевыми для описания и для информационного обмена систем автоматизации подстанций в целях достижения взаимодействия. 
      
     Логические устройства, логические узлы и данные, которые они содержат, должны конфигурироваться. Основная цель конфигурирования заключается в выборе соответствующих логических узлов и данных из стандарта и определении значений, установленных для конкретного экземпляра, например, конкретные ссылки между экземплярами логических узлов (их данных) и механизмы обмена, а также выбор исходных значений для технологических данных. 
      
      

 
 

5.4 Приложения, моделируемые  логическими узлами, описанными  в МЭК 61850-7-4

 
    

 
     Таблица 2 содержит перечень всех групп  логических узлов, описанных в МЭК 61850-7-4. Приведены определения более 90 логических узлов, представляющих наиболее распространенные задачи оборудования подстанции и фидеров. Основное внимание сконцентрировано на определении информационных моделей для задач защиты, а  также задач, связанных с защитой (38 логических узлов из 88). Эти две  группы включают в себя почти половину всех логических узлов. Данное представление - это результат наиболее узкоспециализированного  исторически сложившегося определения  функций защиты вследствие высокой  важности защиты для безопасной и  надежной работы энергосистемы. 
      
     Примечание - Некоторое внимание было уделено функциям управления; исторически сложилось так, что они не были описаны с такой степенью детализации, поскольку представляют незначительное число широко распространенных и столь же важных задач. 
      
      
Таблица 2 - Группы логических узлов LN

Группы логических узлов	Число логических узлов
Системные логические узлы	3
Функции защиты	28
Функции, связанные с защитой	10
Диспетчерское управление	5
Общие ссылки	3
Интерфейсы и архивирование	4
Автоматические средства управления	4
Учет электроэнергии и  измерения	8
Датчики и мониторинг	4
Коммутационная аппаратура	2
Измерительный трансформатор	2
Силовой трансформатор	4
Другое оборудование энергосистемы	15
Общее количество логических узлов	92

 

      
      
     Важность функций контроля возрастает. 
      
     В серии стандартов МЭК 61850 приведены четко определенные правила описания дополнительных логических узлов и данных, например для дополнительных функций в пределах подстанций или для других областей применения, таких как ветровые электростанции. Более подробно правила расширения представлены в разделе 14 настоящего стандарта и в приложении А МЭК 61850-7-4. 
      
     Нижеприведенный перечень логических узлов служит примером того, какие виды реального применения могут представлять логические узлы. 
      
     - дистанционная защита; 
      
     - дифференциальная защита; 
      
     - максимальная токовая защита; 
      
     - защита от понижения напряжения; 
      
     - направленная защита от перегрузки; 
      
     - вольтгерцовое реле; 
      
     - перемежающееся замыкание на землю; 
      
     - направленный элемент; 
      
     - ограничение гармоник; 
      
     - схема защиты; 
      
     - защита от нулевой или пониженной частоты вращения; 
      
     - ...; 
      
     - измерение; 
      
     - учет электроэнергии; 
      
     - последовательность и дисбаланс; 
      
     - гармоники и интергармоники; 
      
     - дифференциальные измерения; 
      
     - ...; 
      
     - управление переключениями; 
      
     - выключатель; 
      
     - прерыватель цепи; 
      
     - ... 
      
     Большинство логических узлов предоставляют информацию, которая может быть подразделена на категории, как это изображено на рисунке 3. Семантика логического узла представляется данными и атрибутами данных. Логические узлы могут предоставлять от нескольких до 30 данных. Данные могут содержать от нескольких до 20 (или даже более) атрибутов данных. Логические узлы могут содержать более 100 отдельных объектов информации (точек), организованных в иерархическую структуру. 
          

 

 

  
 

Рисунок 3 - Категории  информации логического узла

 

 

 
Рисунок 3 - Категории информации логического  узла, лист 1 
          

 

 

 
Рисунок 3, лист 2 
     

IED-устройства построены  путем сочетания логических узлов,  как это изображено на рисунке  4. Эти логические узлы представляют  собой компоновочные блоки IED-устройств  подстанции, например выключатель (XCBR) и другие. В данном примере для каждой фазы использован один экземпляр XCBR. 
      

 
 

Рисунок 4 - Принцип  построения устройств

 
     

 

 

 
Рисунок 4 - Принцип построения устройств, лист 1 
     

 

 

 

   
Рисунок 4, лист 2 
     

На рисунке 4 на IED-устройство защиты напряжение и ток поступают  от стандартных VT- и СТ-трансформаторов. Функции защиты в устройстве защиты могут выявить отказ и выдать или послать сигнал на отключение через станционную шину. В настоящем стандарте также поддерживаются IED-устройства для нестандартных VT- и СТ-трансформаторов, посылающих сигналы напряжения и тока как выборочные значения к системе защиты по последовательному каналу связи. 
      
     Для построения IED-устройств подстанции используются логические узлы.      

 
     Для построения IED-устройств подстанции используются логические узлы.

Мы уже знаем, что любую  достаточно сложную логическую функцию  можно реализовать, имея относительно простой набор базовых логических операций. Первоначально этот тезис  был технически реализован «один  к одному»: были разработаны и  выпускались микросхемы, соответствующие  основным логическим действиям. Потребитель, комбинируя имеющиеся в его распоряжении элементы, мог получить схему с  реализацией необходимой логики. Довольно быстро стало ясно, что  подобное «строительство здания из отдельных  кирпичиков» не может удовлетворить  практические потребности. Промышленность увеличила степень интеграции МС и начала выпускать более сложные  типовые узлы: триггеры, регистры, счетчики, дешифраторы, сумматоры и т.д. (продолжая  аналогию со строительством, этот шаг, видимо, следует уподобить панельному способу домостроения). Новые микросхемы давали возможность реализовывать  еще более сложные электронные  логические устройства, но человеку свойственно  не останавливаться на достигнутом: рост возможностей порождает новые потребности. Последовал переход к большим интегральным схемам (БИС), представлявшим из себя функционально законченные узлы, а не отдельные компоненты для их создания (как тут не вспомнить блочный метод постройки здания из готовых комнат). Наконец, дальнейшая эволюция технологий производства ИМС привела к настолько высокой степени интеграции, что в одной БИС содержалось функционально законченное изделие: часы, калькулятор, небольшая специализированная ЭВМ...

Если посмотреть на внутреннее устройство типичного современного компьютера, то там присутствуют ИМС  очень высокого уровня интеграции: микропроцессор, модули ОЗУ, контроллеры  внешних устройств и др. Фактически каждая микросхема или небольшая  группа микросхем образуют функционально  законченный блок. Уровень сложности  блока таков, что разобраться  в его внутреннем устройстве для  неспециалиста не только нецелесообразно, а просто невозможно. К счастью, для  понимания внутренних принципов  работы современной ЭВМ достаточно рассмотреть несколько типовых  узлов, а изучение поведения БИС  заменить изучением функциональной схемы компьютера.

Обработка информации в ЭВМ  происходит, как уже не раз отмечалось выше, путем последовательного выполнения элементарных операций. Эти операции менее многочисленны, нежели набор  команд ЭВМ (которые реализуются  через цепочки этих операций). К элементарным операциям относятся: установка - запись в операционный элемент (например, регистр) двоичного кода; прием - передача (перезапись) кода из одного элемента в другой; сдвиг - изменение положения кода относительно исходного; преобразование - перекодирование; сложение - арифметическое сложение целых двоичных чисел - и некоторые другие. Для выполнения каждой из этих операций сконструированы электронные узлы. являющиеся основными узлами цифровых вычислительных машин - регистры, счетчики, сумматоры, преобразователи кодов и т.д.