Устройство и работа системы СМРЭС.

Блок диспетчерский состоит из микроконтроллера, GSM-модема, устройства согласования сигналов и светодиодов индикации, расположенных в пластмассовом корпусе. На передней панели располагается выключатель питания со светодиодом индикации питания. На верхней крышке расположены светодиоды индикации и кнопка управления. На задней панели расположены разъемы питания, антенны (с подключенной антенной) и связи с компьютером.

Блок диспетчерский совместно с компьютером под управлением программы «Dispetcher_GSM.exe» осуществляет прием информации от блоков выносных, передачу конфигурационных параметров для блоков выносных, а также отображение и архивирование принятой информации.

Связь между диспетчерским блоком и блоками выносными осуществляется через GSM-сети действующих операторов мобильной связи. По умолчанию используется GSM-сеть компании «Киевстар». Номера абонентов сети, присвоенных блокам выносным и блоку диспетчерскому, а также заметки по использованию соответствующих тарифных пакетов приведены в приложении А.

Блок выносной состоит из следующих частей:

1) модуль управления (содержит плату управления, плату заряда, GSM-модем, аккумулятор, расположенные в металлическом корпусе; датчики напряжения, тока, температуры и влажности, которые вместе с антенной модема располагаются в радиопрозрачных кожухах корпуса);

2) солнечная батарея (подключается с помощью кабеля).

Принцип действия датчика напряжения основан на емкостной связи между проводами воздушной линии и чувствительным элементом датчика.

Принцип действия датчика тока основан на преобразовании с помощью катушек индуктивности магнитного поля, порождаемого токами в проводах воздушной линии и пронизывающего катушки датчика, в напряжение. Число катушек – 2. Сердечники катушек имеют взаимно перпендикулярное расположение. Таким образом, измеряемое на катушках напряжение будет зависеть от расстояния и конфигурации проводов, а также от уровня тока в них.

Блок выносной имеет в два режима работы:

1) режим мониторинга;

2) режим связи.

После включения питания блока выносного он переходит в режим связи и проходит процедуру инициализации, при которой через GSM-модем на диспетчерскую станцию передается регистрационное сообщение и принимается настроечная информация с диспетчерской станции. После этого модем выключается, и блок выносной переходит в режим мониторинга в соответствии с полученными настройками. Модем остается выключенным до очередного сеанса связи.

В режиме мониторинга блок выносной отслеживает метеопараметры и параметры линии и контролирует отсутствие у них заданных аварийных или критических значений (состояний). Модем сотовой связи в этом режиме отключен для экономии заряда аккумулятора. При появлении аварийных или критических состояний, блок выносной переходит в режим связи.

Сеансы связи инициируются блоками выносными в заданное время или немедленно после фиксации аварийных или критических состояний. В режиме связи блок выносной включает модем сотовой связи, осуществляет регистрацию в GSM-сети, производит соединение с модемом блока диспетчерского, передает данные мониторинга, информацию об аварийных и критических состояниях контролируемых параметров, и принимает настроечную информацию. По завершении сеанса связи GSM-модем отключается.

Аварийными состояниями считаются:

– превышение заданного порога тока междуфазного короткого замыкания;

– исчезновение напряжения в воздушной линии электропередач;

– превышение метеопараметрами заданных критических значений.

По умолчанию, после включения и инициализации, блок выносной фиксирует с периодом 1 час информацию о метеоусловиях и передает ее на диспетчерскую станцию по GSM-каналу один раз в 8 часов.

Наличие короткого замыкания в контролируемых проводах определяется с помощью датчика тока при превышении протекающим током I_ABC пороговой величины I_KZ. Если ток контролируемой линии превышает пороговое значение тока короткого замыкания (I_ABC> =I_KZ), то фиксируется аварийное состояние тока (короткое замыкание). После фиксации короткого замыкания запускается пауза для проверки отключения напряжения на линии в течение заданного времени (T_OU). Величина порога тока КЗ может быть изменена с помощью диспетчерской станции и передается на блок выносной при очередном сеансе связи.

Наличие напряжения на контролируемых проводах определяется с помощью датчика напряжения при превышении напряжения U_ABC пороговой величины U_NV. Если напряжение на линии отсутствует или ниже, чем 4000 В +-25% то контроллер фиксирует аварийное состояние напряжения. Фиксация отсутствия переменного напряжения на линии и тока короткого замыкания в линии происходит за время 0.3 сек. После фиксации короткого замыкания запускается пауза для проверки отключения напряжения на линии в течение заданного времени (T_OU), после чего цикл 0.3 сек. возобновляется. Параметры тока короткого замыкания (I_KZ) и максимального времени отключения напряжения после короткого замыкания (T_OU) могут изменяться с диспетчерской станции. По умолчанию I_KZ=255, T_OU=4500 мс.

Каждый переход порогового значения параметров U_ABC или I_ABC (как в аварийное, так и из аварийного значения) фиксируется и приводит к инициализации начала сеанса связи с диспетчерской станцией. Состояние, когда после фиксации короткого замыкания напряжение на линии отключается до истечения максимального отрезка времени T_OU, передается как одно аварийное сообщение. По окончанию передачи данных блок выносной возвращается к режиму мониторинга. Время нормального сеанса связи составляет примерно 30 секунд.

При отсутствии аварийных состояний блок выносной фиксирует пакет текущих параметров линии и окружающей среды с заданным периодом времени сбора данных и затем передает собранные данные на диспетчерскую станцию с заданным периодом передачи данных. Время периодов может изменяться с диспетчерской станции. Соотношение между периодами сбора данных и передачи данных должно находиться в пределах от 1 до 8. При изменении настроек первоначальный отсчет периодов осуществляется от 00 часов.

Если обнаружены ошибки в процессе связи и передачи данных, то предпринимается одна повторная попытка связи с диспетчерской станцией через время (20сек*№блока), после чего блок управления переходит в спящий режим до следующего сеанса связи. При этом блок управления продолжает циклический мониторинг параметров контролируемой линии электропередачи и метеопараметров окружающей среды.