Система мониторинга состояния изоляции

Авторы патента:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике в области электрооборудования высокого напряжения и предназначено для непрерывного контроля электрической прочности внешней изоляции, в частности подвесных высоковольтных изоляторов. Техническим результатом является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей за счет контроля состояния подвесной изоляции. Технический результат достигается тем, что система мониторинга состояния изоляции, состоящая из объекта контроля, блока присоединения объекта, блока измерения, аналого-цифрового преобразователя, микроконтроллера, блока связи, дополнительно содержит блок оценки состояния и блок принятия решения, причем блок измерения выполнен в виде резистора, а блок связи представляет собой беспроводное передающее устройство, вход блока измерения через блок присоединения объекта соединен с объектом контроля, а выход - через аналого-цифровой преобразователь соединен с микроконтроллером, выход которого через беспроводное передающее устройство и блок оценки состояния соединен с блоком принятия решений. 1 илл.

Известно устройство для мониторинга высоковольтных вводов и сигнализации о состоянии их изоляции, содержащее узел присоединения к измерительным выводам высоковольтных вводов, узлы защиты токовых цепей, узлы гальванической развязки и нормализации токовых сигналов, трансформатор напряжения трехфазной системы высоковольтных шин, узел измерений, включающий в себя аналого-цифровой преобразователь, управляющий контроллер (патент РФ 2328009, МПК: G01R 31/02, G01R 31/14, «Устройство мониторинга высоковольтных вводов и сигнализации о состоянии их изоляции», авторы Шеремет Алексей Антонович, Тарасов Александр Анатольевич, опубликован 27.06.2008, БИ 18).

Устройство осуществляет измерение активной и реактивной составляющей тока утечки изоляции ввода, напряжения и частоты сети с вычислением tg и емкости изоляции ввода, настройки сигнализации и защиты по заданным предельным уровням tg и емкости.

Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и невозможность контроля подвесной изоляции.

Данное техническое решение выбираем в качестве прототипа.

Техническим результатом является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей за счет контроля состояния подвесной изоляции.

Технический результат достигается тем, что система мониторинга состояния изоляции, состоящая из объекта контроля, узла (блока) присоединения объекта, узла (блока) измерения, аналого-цифрового преобразователя, управляющего контроллера в виде микроконтроллера, узла (блока) связи, дополнительно содержит блок оценки состояния и блок принятия решений, а блок связи представляет собой беспроводное передающее устройство, причем вход блока измерения через блок присоединения объекта соединен с объектом контроля, а выход - через аналого-цифровой преобразователь соединен с микроконтроллером, выход которого через беспроводное передающее устройство и блок оценки состояния соединен с блоком принятия решений.

Дополнительное введение блоков оценки состояния и принятия решений позволит непрерывно контролировать состояние изоляции контролируемого объекта, отслеживать изменения его состояния во времени, а также прогнозировать его будущее состояние с выдачей рекомендаций по его содержанию.

Предлагаемое устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с прототипом.

На фиг.1 представлена структурная схема системы мониторинга изоляции. Система состоит из объекта контроля 1, блока присоединения объекта 2, блока измерения 3, аналого-цифрового преобразователя 4, микроконтроллера 5, блока связи в виде беспроводного передающего устройства 6, блока оценки состояния 7 и блока принятия решений 8.

Элементы системы соединены следующим образом: вход блока измерения 3 через блок присоединения объекта 2 соединен с объектом контроля 1, а выход - через аналого-цифровой преобразователь 4 соединен с микроконтроллером 5, выход которого через беспроводное передающее устройство 6 и блок оценки состояния 7 соединен с блоком принятия решений 8.

Система работает следующим образом: к объекту контроля (OK) 1, например подвесному тарельчатому изолятору, через блок присоединения объекта (БПО) 2, обеспечивающий съем и передачу в канал измерений тока утечки изоляции, подключается блок измерений (БИ) 3.

При протекании токов утечки через блок измерений 3, представляющий собой в простейшем случае резистор постоянной величины, на его выходах формируется напряжение, пропорциональное величине тока утечки, которое поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4. АЦП 4 осуществляет преобразование входного аналогового сигнала в цифровую форму с частотой дискретизации не менее 20 кГц, что позволяет с достаточной точностью определить в общем сигнале импульсы тока утечки, возникающие в момент образования на поверхности изолятора поверхностных частичных разрядов (ПЧР).

Оцифрованный сигнал поступает на вход микроконтроллера (МК) 5, который в соответствии с заданной программой вычисляет характеристики импульсов тока утечки, например скважность импульсов, амплитуду, отношение амплитуды импульсов к величине фонового тока утечки, период повторения импульсов, полярность и другие, и сравнивает с заложенными в его памяти диапазонами диагностических параметров, характерных для той или иной степени загрязнения (СЗ) изоляции. Определяя, таким образом, степень загрязнения изоляции, микроконтроллер 5 передает информацию о ней через блок связи (БС) 6, который представляет собой беспроводное передающее устройство, в блок оценки состояния 7, с выхода которого информация передается в блок принятия решений (БПР) 8.

Блоки оценки состояния 7 и принятия решений 8 представляют собой, например, персональный компьютер с определенным набором программного и аппаратного обеспечения и находятся на диспетчерском пункте. Блок оценки состояния 7 позволяет непрерывно принимать сигнал от различных объектов контроля 1 и сравнивать степени загрязнений, полученную от объекта контроля 1 через беспроводное передающее устройство 6 со степенью загрязнения, на которую рассчитана установленная на объекте контроля 1 изоляция (определяется из базы данных элементов инфраструктуры сети электроснабжения), тем самым непрерывно отслеживать изменение состояния изоляции во времени. Результаты анализа передаются в блок принятия решений 8, в котором производится прогноз будущего состояния изоляции и выдача рекомендаций по содержанию объекта контроля 1. Принимается решение либо о соответствии уровня изоляции текущим условиям эксплуатации (диспетчеру не выдается сигнал), либо решение о несоответствии. В последнем случае в зависимости от величины несоответствия уровня изоляции и от времени наблюдения такого несоответствия выдается сигнал либо о необходимости принятия немедленных мер по повышению уровня изоляции путем изменения типа или количества подвесных изоляторов, либо о необходимости включения данного участка в план проведения профилактических мероприятий по обмыву изоляции.

Предлагаемая система, имея несложную конструкцию, позволяет в режиме реального времени на диспетчерском пункте собирать информацию о степени загрязнения изоляции подходящих воздушных линий и делать вывод о потенциальных местах перекрытий изоляции при изменении метеорологических условий, что дает возможность заблаговременно принять меры по предотвращению таких перекрытий и обеспечить бесперебойное энергоснабжение.

Предлагаемая система позволяет осуществлять мониторинг не только подвесной изоляции, но также опорной и проходной, что расширяет ее функциональные возможности.

Система мониторинга состояния изоляции, состоящая из объекта контроля, блока присоединения объекта, блока измерения, аналого-цифрового преобразователя, микроконтроллера, блока связи, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок оценки состояния и блок принятия решения, а блок связи представляет собой беспроводное передающее устройство, причем вход блока измерения через блок присоединения объекта соединен с объектом контроля, а выход - через аналого-цифровой преобразователь соединен с микроконтроллером, выход которого через беспроводное передающее устройство и блок оценки состояния соединен с блоком принятия решений.