Научная статья на тему 'ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ АЛГОРИТМА ВЕДУЩЕГО МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ ARDUINO UNO R3 ДЕМОНСТРАЦИОННО-ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА "ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТИ НА ОСНОВЕ МКС"'

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ АЛГОРИТМА ВЕДУЩЕГО МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ ARDUINO UNO R3 ДЕМОНСТРАЦИОННО-ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА "ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТИ НА ОСНОВЕ МКС" Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
87
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ / ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ / МУЛЬТИКОНТАКТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Виноградов А.В., Лансберг А.А., Панфилов А.А., Псарев А.И.

Разработанный демонстрационно-лабораторный стенд «Интеллектуальные сети на основе МКС» позволяет отрабатывать различные аварийные режимы работы электрической сети, содержащей разные типы мультиконтактных коммутационных систем (МКС). Каждая МКС представлена электрической схемой, в которую входит микроконтроллерный блок управления (МБУ), осуществляющий мониторинг напряжения на выводах, фиксирующий текущее положение контактов и передающий эту информацию в ведущий микроконтроллер. За время эксплуатации стенда были выявлены ошибки работы ведущего микроконтроллера проекта, который выполняет множество функций: включение демонстрационного стенда, опрос ведомых микроконтроллеров, изменение конфигурации сети при аварийных режимах. В статье приведены части алгоритма работы ведущего МБУ, которые были оптимизированы.The developed demonstration and laboratory stand «Intelligent networks based on the MCS» allows you to work out various emergency modes of operation of an electric network containing different types of multicontact switching systems (MCS). Each MCS is represented by an electrical circuit that includes a microcontroller control unit (MCU) that monitors the voltage at the terminals, records the current position of the contacts and transmits this information to the master microcontroller. During the operation of the stand, errors were detected in the operation of the project's master microcontroller, which performs many functions: enabling the demonstration stand, polling the slave microcontrollers, and changing the network configuration in emergency modes. The article presents the parts of the algorithm of the leading MCU that were optimized.The developed demonstration and laboratory stand «Intelligent networks based on the MCS» allows you to work out various emergency modes of operation of an electric network containing different types of multicontact switching systems (MCS). Each MCS is represented by an electrical circuit that includes a microcontroller control unit (MCU) that monitors the voltage at the terminals, records the current position of the contacts and transmits this information to the master microcontroller. During the operation of the stand, errors were detected in the operation of the project's master microcontroller, which performs many functions: enabling the demonstration stand, polling the slave microcontrollers, and changing the network configuration in emergency modes. The article presents the parts of the algorithm of the leading MCU that were optimized.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Виноградов А.В., Лансберг А.А., Панфилов А.А., Псарев А.И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ АЛГОРИТМА ВЕДУЩЕГО МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ ARDUINO UNO R3 ДЕМОНСТРАЦИОННО-ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА "ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТИ НА ОСНОВЕ МКС"»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 681.5.07:621.316.3

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ АЛГОРИТМА ВЕДУЩЕГО МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ ARDUINO UNO R3 ДЕМОНСТРАЦИОННО-ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТИ НА ОСНОВЕ МКС»

Виноградов А.В.1, к.т.н., доцент,

ведущий научный сотрудник, Лансберг А.А.2, бакалавр 2 курса направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», Панфилов А.А.3, начальник отдела «Автоматизированные системы диспетчерского управления», Псарев А.И. 2, старший преподаватель. 1ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, 2ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 3ПАО «Россети Центр»-«Орелэнерго».

АННОТАЦИЯ

Разработанный демонстрационно-лабораторный стенд «Интеллектуальные сети на основе МКС» позволяет отрабатывать различные аварийные режимы работы электрической сети, содержащей разные типы мультиконтактных коммутационных систем (МКС). Каждая МКС представлена электрической схемой, в которую входит микроконтроллерный блок управления (МБУ), осуществляющий мониторинг напряжения на выводах, фиксирующий текущее положение контактов и передающий эту информацию в ведущий микроконтроллер. За время эксплуатации стенда были выявлены ошибки работы ведущего микроконтроллера проекта, который выполняет множество функций: включение демонстрационного стенда, опрос ведомых микроконтроллеров, изменение конфигурации сети при аварийных режимах. В статье приведены части алгоритма работы ведущего МБУ, которые были оптимизированы.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Интеллектуальные электрические сети, электроснабжение, мультиконтактные коммутационные системы.

ABSTRACT

The developed demonstration and laboratory stand «Intelligent networks based on the MCS» allows you to work out various emergency modes of operation of an electric network containing different types of multicontact switching systems (MCS). Each MCS is represented by an electrical circuit that includes a microcontroller control unit (MCU) that monitors the voltage at the terminals, records the current position of the contacts and transmits this information to the master microcontroller. During the operation of the stand, errors were detected in the operation of the project's master microcontroller, which performs many functions: enabling the demonstration stand, polling the slave microcontrollers, and changing the network configuration in emergency modes. The article presents the parts of the algorithm of the leading MCU that were optimized.

KEYWORDS

Intelligent electrical networks, power supply, multicontact switching systems.

Введение. В настоящее время построение «интеллектуальных электрических сетей» является мировой тенденцией, связанной с тем, что существующие

распределительные электрические сети 0.38-10 кВ характеризуются низкой надежностью электроснабжения, эффективным способом повышения которой является распределенная автоматизация сети, предполагающая использование средств секционирования и резервирования, заключающаяся в анализе аппаратами, установленными в сети, режимов работы сети и автоматической реконфигурации сети в случае аварии.

Основным средством распределенной автоматизации, осуществляющим секционирование и резервирование электрический сетей 6-10 кВ с изолированной нейтралью, является реклоузер - интеллектуальный коммутационный аппарат, который позволяет осуществлять коммутацию любого участка линии электропередачи в нормальном и аварийном режимах работы. Эффекты от применения реклоузеров заключаются в снижении недоотпуска электроэнергии и повышении надежности электроснабжения потребителей, что дает возможность электросетевым компаниям получать дополнительную прибыль за счет повышения тарифа на электроэнергию и избежать исковых требований от потребителей за невыполнение обязательств [1].

Значительными недостатками в использовании реклоузеров является слабая подготовленность персонала электросетевых организаций к их эксплуатации и невозможность их использования в электрический сетях 0,38 кВ с глухозаземленной нейтралью, потребители которых нередко предъявляют требования к высокой надежности электроснабжения.

В связи с этим разработана концепция построения интеллектуальных электрических сетей 0,38 кВ с использованием нового коммутационного секционирующего оборудования - мультиконтактных коммутационных систем (МКС) [2, 3]. МКС позволяют снизить число и время отключений электрической сети, тем самым значительно повысить надежность электроснабжения потребителей. Мультиконтактные коммутационный системы позволяют производить дистанционное и местное управление силовыми контактными группами, что позволяет реализовывать в данных устройствах разные виды автоматики, в том числе: АПВ и АВР.

Для демонстрации возможности повышения надежности электроснабжения потребителей при аварийных режимах работы электрической сети разработан демонстрационно-лабораторный стенд, система электроснабжения которого представлена разными типами МКС и описана в [4]. Он позволяет моделировать аварийные ситуации в электрической сети. Демонстрационно-лабораторный стенд представляет собой электрическую схему из элементов электроники и микроконтроллеров, которые образуют модели мультиконтактных коммутационных систем [5, 6]. В качестве ведомых (Slave) микроконтроллерных блоков управления (МБУ) мультиконтактными коммутационными системами использованы 7 плат Arduino Nano V3.0 CH 340. Они выполняют сбор информации о наличии напряжения на выводах МКС, положении контактов коммутационных устройств, анализ полученных данных с помощью встроенной интерпретационной шкалы контроллера и логического оператора сравнения if. Алгоритм работы в общем виде для семи микроконтроллеров представлен в [7]. В роли ведущего (Master) микроконтроллера проекта использована плата Arduino Uno R3, осуществляющая установление нормального режима работы стенда в цикле void setup и изменении конфигурации электрической сети при авариях в системе в цикле void loop [8]. За время эксплуатации стенда в ведущем микроконтроллере Arduino Uno R3 были выявлены некорректные стороны его работы, нуждающиеся в усовершенствовании.

Объектом исследования является описание аварийных режимов работы системы электроснабжения сельских потребителей 0,38 кВ демонстрационно-лабораторного стенда «Интеллектуальные сети на основе МКС».

Предметом исследования является алгоритм работы ведущего микроконтроллерного блока управления «Интеллектуальные сети на основе МКС».

Цель работы - птимизация алгоритма работы ведущего микроконтроллерного блока управления Arduino UNO R3 демонстрационно-лабораторного стенда.

Задачи работы:

• уменьшить размер объема информации, выводимой через функцию Serial.println на экран диспетчера, и тем самым увеличить количество описанных в ведущем микроконтроллерном блоке управления режимов работы электрической сети демонстрационно-лабораторного стенда;

• усовершенствовать точность работы алгоритма при определении аварий путем введения дополнительных контрольных точек напряжения, по которым будут задаваться циклы переключений при аварийных режимах работы, описать ситуации с двумя и более одновременными авариями в системе электроснабжения.

Описание недостатков работы ведущего МБУ Arduino Uno R3 и произошедших изменений будет приведено с помощью программы ArduinoIDE (Integrated Development Environment) - интегрированная среда разработки от создателей платформы. Ее особенности описаны в источнике [7].

Включение демонстрационного стенда производится в соответствии с ситуацией нормального режима работы №1:

Ситуация 1 - Нормальный режим работы. Сеть работает в нормальном режиме, повреждений на линиях нет, все потребители получают электроэнергию, при этом также производится также зарядка накопителя электроэнергии. Потребители 2, 6 получают электроэнергию от ТП; 1, 5 - от ВЭС; СЭС производит электроснабжение потребителей 3, 4, а БГУ зарядку накопителя электроэнергии.

Включение стенда и изменение конфигурации электрической сети при авариях осуществляется поэтапно, для облегчения визуального восприятия. Чтобы охарактеризовать сделанные в работе ведущего МБУ изменения, приведем процесс включения одного выключателя трансформаторной подстанции при установлении нормального режима работы.

Включение выключателя трансформаторной подстанции осуществляется при присвоении переменной TP_Rele символьного типа - char значения '1', означающего в двоичном коде замкнутое положение, и последующей отправки данной команды с использованием переменной Writter данного контроллера общим массивом данных на ведомый МБУ №7. Далее при помощи функции Serial.println для диспетчера (презентатора) выводится на экран монитора информация об изменении положения данного контакта и впоследствии вводится задержка перед проверкой напряжения. Данная операция выполняется затем, чтобы убедиться в изменении конфигурации сети. При помощи переменной Reader с ведомого МБУ №7 считывается 10-ый байт информации, затем происходит идентификация наличия/отсутствия напряжения с помощью логического оператора сравнения if. Данная информация поступает по интерфейсу связи I2C на ведущий МБУ и также с использованием оператора if в зависимости от верности или ложности условия наличие напряжения в контрольной точке выводится на экран диспетчера.

//1 шаг.

delay(3000); // введение задержки в 3 секунды перед включением демонстрационного стенда.

TP_Rele = '1; // команда на включение выключателя ТП.

Writter (7, SPAVR_Rele_1, TP_Rele, '0', '0, '0 , '0', '0, 'С); // отправка команды о включении выключателя ТП на МБУ №7.

Serial.println("TP_Rele включено"); // выведение информации о включении ТП на монитор.

delay(2500); // задержка 2.5 секунды перед проверкой напряжения.

SPAVR_input_B2 = Reader(7,10); // проверка напряжения на выводе B2 устройства СПАВР, запрос 10 байта информации от МБУ #7.

if (SPAVR_input_B2 == '1) Serial.println("SPAVR_input_B2 есть напряжение"); // если напряжение на выводе B2 устройства СПАВР есть, то выводим соответствующую информацию на монитор.

f (SPAVR_input_B2 == '( ) Serial.println("SPAVRJnput_B2 нет напряжения"); // если напряжения на выводе B2 устройства СПАВР нет, то выводим соответствующую информацию на монитор.

Таким образом осуществляется процесс включения одного контакта, а дальнейший цикл включения осуществляется аналогично. В рассмотренном случае при включении выключателя трансформаторной подстанции и считывании напряжения на выводе B2 коммутационного устройства СПАВР на экран монитора диспетчера функцией Serial.println выводятся слова, которые хранятся в памяти контроллера, причем каждый символ занимает значительный объем памяти платы Arduino Uno R3. Данные слова употреблены в каждом последовательном «шаге» включения демонстрационного стенда и при изменении конфигурации электрической сети в аварийных режимах. Символы слов не связаны между собой и вызываются независимо друг от друга. В текущем виде функционал микроконтроллера не позволяет демонстрировать более ситуаций, чем включение стенда и два аварийных режима. При этом, стоит отметить, что в электрическую цепь демонстрационно-лабораторного стенда для имитации аварий встроено 5 тумблеров.

Поэтому в программу были внесены изменения с целью увеличения количества аварийных ситуаций, которые могут быть одновременно продемонстрированы на стенде без перепрошивки ведущего микроконтроллера Arduino Uno R3 через ПК по последовательному интерфейсу UART. Введены глобальные переменные, которыми обозначены слова, выводимые функцией Serial.println на экран диспетчера. Например, для включения выключателя трансформаторной подстанции были введены следующие переменные:

char TransformerSubstation_Rele = 'TransformerSubstation Rele'; // использование переменной символьного типа - char для обозначения слова - выключателя трансформаторной подстанции.

char SectionPAVR_input_B2 = 'SectionPAVR input B2'; // использование переменной символьного типа - char для обозначения слова - датчика напряжения на выводе B2 коммутационного устройства СПАВР.

Аналогично были введены переменные, обозначающие слова включения и отключения контактов коммутационных устройств и выключателей источников генерации, а также переменные, которые выводили наличие и отсутствие напряжения на выводах коммутационных устройств:

char On = ' Вкл.'; // использование переменной символьного типа - char для обозначения слова - «Вкл.», обозначающего включенный контакт коммутационного устройства / источника генерации.

char Off = ' Откл.'; // использование переменной символьного типа - char для обозначения слова - «Выкл.», обозначающего выключенный контакт коммутационного устройства / источника генерации.

char U_1 = ' Есть напряжение'; // использование переменной символьного типа -char для обозначения слова - «Есть напряжение», обозначающего наличие напряжения на выводе коммутационного устройства.

char U_0 = ' Нет напряжения'; // использование переменной символьного типа -char для обозначения слова - «Нет напряжения», обозначающего отсутствие напряжения на выводе коммутационного устройства.

С учетом вышеуказанных изменений процесс включения выключателя трансформаторной подстанции выглядит следующим образом: //1 шаг

delay(3000); // введение задержки в 3 секунды перед включением демонстрационного стенда.

TP_Rele = '1; // команда на включение выключателя ТП.

Writter (7, SPAVR_Rele_1, TP_Rele, '0', '0, '( , '0', '0, 'С); // отправка команды о включении выключателя ТП на МБУ №7.

Serial.println(TransformerSubstation_Rele + Оп); // выведение информации о включении ТП на монитор.

Ье1ау(2500); // задержка 2.5 секунды перед проверкой напряжения.

SPAVR_input_B2 = Reader(7,10); // проверка напряжения на выводе В2 устройства СПАВР, запрос 10 байта информации от МБУ #7.

\ == " ) Serial.println(SectionPAVR_input_B2 + и_1); // если

напряжение на выводе В2 устройства СПАВР есть, то выводим соответствующую информацию на монитор.

\ ^РДУР_три_Б2 == '( ) Serial.println(SectionPAVR_input_B2 + и_0); // если напряжения на выводе В2 устройства СПАВР нет, то выводим соответствующую информацию на монитор.

Внесенные изменения позволили описать в алгоритме работы ведущего МБУ нормальный режим работы, 8 аварийных режимов, из которых 2 режима представлены одновременно 2-мя авариями в системе электроснабжения, а 1 режим - 3-мя авариями. При этом, следует отметить, что при текущих 9 режимах работы электрической сети стенда в ведущем микроконтроллере занято только 65% памяти, поэтому количество одновременных ситуаций с двумя и более авариями можно увеличивать и далее. Оптимизация работы функции Serial.println в общем не повлияла на логику работы микроконтроллерных блоков управления, а проделанные изменения в большей степени затронули получение информации диспетчером (презентатором). Приведем для примера нормальный режим работы демонстрационно-лабораторного стенда, представленный на рисунке 1, оставшийся неизменным. Кодирование нормального режима работы с помощью разработанного способа [9] представлено в таблице 1:

Рисунок 1 - Нормальный режим работы демонстрационно-лабораторного стенда

Таблица 1 - Кодирование ситуации 1 в системе электроснабжения

Код в буквенной форме

1МКС-4 2МКС-4 1МКС-3 2-МКС3 АВР-П СПАВР ШКССМ^^ БГУ СЭС

P K E F E А А В В

Двоичный код

1001 1101 110 101 111 0 00000000 1 1

Код в буквенной форме

П1 П2 П3 П4 П5 П6 ТП Н ВЭС

B B B B B B B B В

Двоичный код

1 1 1 1 1 1 1 1 1

Второе проделанное изменение, связанное с невозможностью имитации аварийных ситуаций с двумя и более одновременными авариями, в алгоритме работы ведущего МБУ проекта Arduino Nano R3 относится к циклу void loop, в которым описаны аварийные режимы работы системы электроснабжения демонстрационно-лабораторного стенда.

Цикл void loop характеризуется тем, что помещенные в него команды выполняются все время, пока работает микроконтроллер. Начав выполнение с первой команды, микроконтроллер дойдет до конца и сразу же вернется в начало цикла, чтобы повторить ту же последовательность. И так бесконечное число раз (до тех пор, пока на плату будет подано питание).

Как можно заметить по рисунку 1, в нормальном режиме работы ветровая электростанция производит электроснабжение потребителей 1 и 5, при этом два аварийных тумблера, встроенных в электрическую цепь, непосредственно предназначены для имитации аварий в силовой линии от данного источника питания.

Изначально изменение конфигурации электрической сети при аварийных ситуациях происходило согласно следующему алгоритму: при переключении аварийного тумблера в положение, разрывающее электрическую цепь, пропадало напряжение в контрольной точке (для аварии №2 это вывод B3 коммутационного устройства 1МКССМ-8-4В, для аварии №4 это вывод В1 коммутационного устройства АВР-П). Информация об аварийной ситуации приходила по интерфейсу I2C на главный контроллер в результате использование переменной Reader. Затем использовался логический оператор сравнения if, который при отсутствии напряжения в контрольной точке начинал пошагово осуществлять цикл переключений.

Для аварий №2 и №4 процессы запроса напряжения в контрольных точках и условия осуществления циклов переключений выглядели следующим образом: // аварийная ситуация № 2 в системе электроснабжения. MKCCM_8_4B_input_B3 = Reader(3,11); // проверка наличия напряжения на выводе B3 коммутационного устройства 1МКСССМ-8-4В.

if (MKCCM_8_4B_input_B3 == '0) { // при отсутствии напряжения произвести следующие переключения - начало цикла.

// аварийная ситуация № 4 в системе электроснабжения. AVR_P_input_B1 = Reader(6,9); // проверка наличия напряжения на выводе B1 коммутационного устройства АВР-П.

if (AVR_P_input_B1 == '0 ) { // при отсутствии напряжения произвести следующие переключения - начало цикла.

Так как цикл void loop представляет собой последовательный алгоритм, то ситуации в текущем виде было невозможно демонстрировать потому, что точки контроля напряжения были зависимы друг от друга. Если выше в цикле void loop была описана ситуация с аварией между коммутационными устройствами 1МКССМ-8-4В, АВР-П и СПАВР, то при переведении любого из тумблеров силовой линии питания от ВЭС в аварийное положение пропадало напряжение в контрольной точке MKCCM_8_4B_input_B3 и в любом случае отрабатывалась эта ситуация. Аналогичная

проблема возникала и при отработке аварии между 2МКС-3 и АВР-П, если данная ситуации была расположена выше в цикле void loop.

Для устранения недостатка работы ведущего микроконтроллера был использован логический оператор &&, который означает логическое И, т.е. предполагает выполнение ряда условий. Логический оператор && был использован для того, чтобы поместить в логический оператор сравнения if все точки, в которых осуществляется контроль напряжения, и тем самым повысить точность определения аварии в системе.

С учетом изменений для аварий №2 и №4 процессы запроса напряжения в контрольных точках и условия осуществления циклов переключений выглядят следующим образом:

// аварийная ситуация № 2 в системе электроснабжения.

One_MKC_3_input_B2 = Reader(1,10); // проверка наличия напряжения на выводе B2 коммутационного устройства 1МКС-3.

One_MKC_4_input_B1 = Reader(2,9); // проверка наличия напряжения на выводе B1 коммутационного устройства 1МКС-4.

SPAVR_input_B2 = Reader(7,10); // проверка наличия напряжения на выводе B2 коммутационного устройства СПАВР.

AVR_P_input_B1 = Reader(6,9); // проверка наличия напряжения на выводе B1 коммутационного устройства АВР-П.

MKCCM_8_4B_input_B3 = Reader(3,11); // проверка наличия напряжения на выводе B3 коммутационного устройства 1МКСССМ-8-4В.

if (MKCCM_8_4B_input_B3 == '0' && AVR_P_input_B1 == '1' && SPAVR_input_B2 == '1' && One_MKC_4_input_B1 == 1' && One_MKC_3_input_B2 == 1) { // при отсутствии напряжения произвести следующие переключения - начало цикла.

// аварийная ситуация № 4 в системе электроснабжения.

One_MKC_3_input_B2 = Reader(1,10); // проверка наличия напряжения на выводе B2 коммутационного устройства 1МКС-3.

One_MKC_4_input_B1 = Reader(2,9); // проверка наличия напряжения на выводе B1 коммутационного устройства 1МКС-4.

SPAVR_input_B2 = Reader(7,10); // проверка наличия напряжения на выводе B2 коммутационного устройства СПАВР.

MKCCM_8_4B_input_B3 = Reader(3,11); // проверка наличия напряжения на выводе B3 коммутационного устройства 1МКСССМ-8-4В.

AVR_P_input_B1 = Reader(6,9); // проверка наличия напряжения на выводе B1 коммутационного устройства АВР-П.

if (AVR_P_input_B1 == '0' && MKCCM_8_4B_input_B3 == '0' && SPAVR_input_B2 == '1' && One_MKC_4_input_B1 == 1' && One_MKC_3_input_B2 == 1) { // при отсутствии напряжения произвести следующие переключения - начало цикла.

При данных логических функциях происходит анализ наличия напряжения в контрольных точках на выводе В1 коммутационного устройства АВР-П и на выводе В3 коммутационного устройства 1МКССМ-8-4В. И по результатам запроса отрабатывается нужная ситуация в зависимости от наличия напряжения в обоих контрольных точках, либо в одной из контрольных точек.

Следует отметить, что для устранения ошибок микроконтроллера при работе с представленными двумя аварийными ситуациями в силовой линии питания от ВЭС было достаточно поместить в логический оператор сравнения if две контрольные точки, но при описании ситуаций с двумя и более авариями, произошедшими одновременно, требуется производить запрос напряжения во всех контрольных точках системы электроснабжения, так как последовательность выполнения цикла void loop может отработать другую вышеописанную ситуацию с одной аварией, поэтому в данном случае есть необходимость понимать не только факт отсутствия напряжения в одних контрольных точках, но - и наличие напряжения в других.

Усовершенствование процессов запроса о наличии напряжения в контрольных точках позволило описать аварийные режимы работы с двумя и более авариями в системе электроснабжения. Ниже приведено описание аварийных режимов работы №7 с двумя авариями и №9 - с тремя.

Ситуация 7 - Две аварии между АВР-П и 2МКС-3, 1МКС-3 и БГУ. В системе электроснабжения произошло одновременно две аварии: системы дистанционного мониторинга технического состояния ЛЭП выявили повреждения между АВР-П и 2МКС-3, а также между БГУ и 1МКС-3. После выделения поврежденных участков, переключения будут произведены с таким расчетом, чтобы обеспечить питание потребителей 3 и 4 от ВЭС и СЭС, а потребителей 1, 2, 5, 6 от ТП и накопителя электроэнергии. Код ситуации показан в таблице 2, внешний вид демонстрационно-лабораторного стенда - на рисунке 2:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таблица 2 - Кодирование ситуации 2 в системе электроснабжения

Код в буквенной с эорме

1МКС-4 2МКС-4 1МКС-3 2-МКС3 АВР-П СПАВР 1MKCCM-8-4B БГУ СЭС

P N F G C B G1 A B

Двоичный код

1001 1111 101 011 011 1 01100100 0 1

Код в буквенной с эорме

П1 П2 П3 П4 П5 П6 ТП Н ВЭС

B B B B B B B A B

Двоичный код

1 1 1 1 1 1 1 0 1

Рисунок 2 - Аварийный режим работы №7 - Две аварии между АВР-П и 2МКС-3,

1МКС-3 и БГУ

Ситуация 9 - Три аварии между 1МКС-4 и СЭС, АВР-П и 2МКС-3, 1МКС-3 и БГУ. Системы дистанционного мониторинга технического состояния ЛЭП выявили одновременно три аварии в линии: между БГУ и 1МКС-3, между 1МКС-4 и СЭС, между

2МКС-3 и АВР-П. До их устранения можно произвести переключения так, чтобы ТП и накопитель производили электроснабжение нагрузок 1, 2, 5, 6, а ВЭС - 3, 4. Код ситуации показан в таблице 3, внешний вид демонстрационно-лабораторного стенда -на рисунке 3:

Таблица 3 - Кодирование ситуации 3 в системе электроснабжения

Код в буквенной форме

1МКС-4 2МКС-4 1МКС-3 2-МКС3 АВР-П СПАВР 1МКССМ-8-4B БГУ СЭС

A L F G C B G1 A A

Д воичный код

0000 1011 101 011 011 1 01100100 0 0

Код в буквенной форме

П1 П2 П3 П4 П5 П6 ТП Н ВЭС

B B B B B B B A B

Двоичный код

1 1 1 1 1 1 1 0 1

Рисунок 3 - Аварийный режим работы №9 - Три аварии между СЭС и 1МКС-4,

1МКС-3 и БГУ, АВР-П и 2МКС-3

Возвращение к нормальному режиму работы после изменения конфигурации электрической сети с учетом усовершенствования алгоритмов работы ведущего МБУ производится с помощью способов, описанных в источнике [8]:

• использование функции монитора порта программы Arduino IDE. При закрытии и последующем открытии функции монитора порта происходит моментальное выключение демонстрационного стенда и постепенное установление нормального режима в сети.

• нажатие вывода Reset на ведущей плате Arduino Uno, которое приведет к перезагрузке микроконтроллера в результате чего последует установление нормального режима работы.

Выводы. Благодаря оптимизации алгоритмов работы ведущего микроконтроллерного блока управления демонстрационно-лабораторного стенда были получены качественные изменения, позволяющие увеличить количество режимов работы, хранимых в памяти микроконтроллера, и демонстрировать аварийные режимы работы с двумя и более одновременными авариями в системе электроснабжения демонстрационно-лабораторного стенда.

Библиография:

1. Ратникова Д.Д. Применение реклоузеров в сетях 6-10 кВ // Введение в энергетику: сборник материалов I Всероссийской молодежной научно-практической конференции, 2014. С. 64-69.

2. Лансберг А.А. Повышение надежности электроснабжения поселка Корсунь посредством применения мультиконтактных коммутационных систем // Научный журнал молодых ученых. № 1(14). Март 2019. С. 51-60.

3. Лансберг А.А. Мультиконтактная коммутационная система МКС-4 и преимущества ее применения // Энергетика. Проблемы и перспективы развития: материалы IV Всероссийской молодежной научной конференции. Тамбов, 2019. С. 117119.

4. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Семенов А.Е. Выбор системы электроснабжения демонстрационного стенда «Интеллектуальные сети на основе мультиконтактных коммутационных систем» и кодирование возникающих ситуаций с помощью двоичного кода // Инновации в образовании: материалы XI научно-практической конференции. Орел.: Изд-во ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2019. С. 14-18.

5. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Псарев А.И. Электрическая принципиальная схема управления мультиконтактной коммутационной системой, выполненной по смешанной схеме, с 8 контактами и 4 выводами // Профессия инженер: сборник материалов Молодежной научно-практической конференции. Орел.: Изд-во ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2019. 103-107 с.

6. Лансберг А.А., Панфилов А.А. Электрическая принципиальная схема управления мультиконтактной коммутационной системой с 4 контактами и микроконтроллерным блоком управления Arduino Nano V3/0 CH340 для демонстрационного стенда // Научный журнал молодых ученых. № 2(15). Июнь 2019. С. 69-75.

7. Алгоритмы ведомых микроконтроллерных блоков управления ARDUINO NANO V3.0 CH340 демонстрационного стенда «Интеллектуальные сети на основе мкс» / А.В. Виноградов [и др.] // Научный журнал молодых ученых. № 3(16). Сентябрь 2019. С. 39-48.

8. Алгоритм работы ведущего микроконтроллерного блока УПРАВЛЕНИЯ ARDUINO UNO R3 демонстрационно-лабораторного стенда «Интеллектуальные сети на основе МКС» / А.В. Виноградов [и др.] // Научный журнал молодых ученых. 2019. № 4 (17). С. 52-66.

9. Способ кодирования ситуаций в сети, содержащей мультиконтактные коммутационные системы и возобновляемые источники энергии / А.В. Виноградов, А.В. Виноградова, В.Е. Большев, А.А. Лансберг // Вестник аграрной науки Дона. № 2 (46). Изд-во.: Азово-Черноморский инженерный институт - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет» в г. Зернограде. С. 68-76.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.