Устройство защиты электроустановок

Полезная модель относится к области электротехники, а более конкретно - к релейной токовой защите электроустановок и может быть использована для контроля режимов и защитного отключения электродвигателей, генераторов, трансформаторов и других ответственных агрегатов. Техническая задача настоящей полезной модели -обеспечить разъемное соединение одного или нескольких датчиков тока с блоком обработки сигналов без снижения надежности устройства, обеспечить возможность установки датчиков тока и блока обработки сигналов на произвольном расстоянии между ними, обеспечив удобство монтажа. Указанная задача решается тем, что устройство защиты электроустановок, включающее, как и прототип, датчики тока, блок обработки сигналов и исполнительный орган, выполненный с возможностью отключения защищаемой электроустановки от сети, в отличие от прототипа, в устройство дополнительно введен блок согласования, выходы датчиков тока соединены с входами блока согласования, а выход последнего соединен через интерфейс со входом блока обработки сигналов. Возможны варианты реализации устройства, например, с использованием проводного, оптоволоконного или беспроводного интерфейса.

Полезная модель относится к области электротехники, а более конкретно - к релейной токовой защите электроустановок и может быть использована для контроля режимов и защитного отключения электродвигателей, генераторов, трансформаторов и других ответственных агрегатов.

Известные устройства для защиты электроустановок переменного тока в аварийных режимах содержат датчики тока в питающей сети электроустановки, электронный блок обработки данных, поступающих с датчиков и исполнительный орган, выполненный с возможностью отключения защищаемой электроустановки от сети. Исполнительный орган выполняется в виде электронного ключа или электромагнитного исполнительного реле, воздействующего на электромагнитный контактор или автоматический выключатель в цепях питания электроустановки, отключая последнюю при возникновении аварийных режимов.

Так, например, известное устройство для защиты электроустановок от режимных перегрузок по заявке на изобретение 92006429, опубликовано 1996.02.20, предназначено для защиты электроустановок от режимных перегрузок. Устройство содержит датчики тока, блок обработки данных, в состав которого входит выпрямитель, блок задержки, уставки предельных значений контролируемых параметров, компараторы и исполнительный орган.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является «Устройство защиты электроустановки» по патенту на полезную модель 73557, выбранное в качестве прототипа заявляемой полезной модели. Устройство содержит датчики тока, блок обработки сигналов датчиков и исполнительный орган, выполненный с возможностью отключения защищаемой электроустановки.

В известных вариантах промышленно выпускаемых устройств защиты электроустановок используется два варианта исполнения контактных соединений датчиков с блоком.

В первом варианте выполняется неразъемное соединение датчиков тока с блоком обработки сигналов, например, методом пайки. Такой способ соединения надежен, но имеет тот недостаток, что датчики конструктивно жестко связаны с блоком, а это, в свою очередь, может затруднить монтаж или сделать его невозможным, если расстояние между местом установки датчиков и блоком превышает длину соединительных проводников между датчиками тока и блоком. Те же затруднения могут возникнуть при необходимости установки датчиков тока и блока в раздельных шкафах или на значительном расстоянии друг от друга. В случае отказа, например, одного из датчиков тока требуется полный демонтаж устройства для последующего ремонта.

Во втором варианте выполняется разъемное соединение датчиков тока с блоком обработки сигналов с помощью, например, штыревых или винтовых разъемов. Установка разъемных соединений иногда облегчает монтаж, например, при установке датчиков тока и блока в раздельных шкафах, однако, такой способ соединения ненадежен - контактные соединения окисляются и ослабевают со временем, увеличивается переходное сопротивление контактов, что может привести к возникновению неконтролируемой погрешности или отказу устройства в целом, возможны также субъективные ошибки персонала при выполнении монтажа устройства. Кроме этого, в таком варианте проблема решается лишь частично - возможность вариации длины соединений ограничена.

Значительное число контактных соединений усложняет конструкцию устройства, снижает его надежность. Это в свою очередь снижает эффективность применения устройства.

Недостатком известного устройства является наличие непосредственной связи (соединения) датчиков тока с блоком обработки сигналов, выполненном в отдельном корпусе, что приводит к необходимости выполнения значительного количества контактных соединений. Так, для подключения трех датчиков, выполненных, например, в виде тороидальных трансформаторов, требуется шесть контактных соединений, при увеличении числа датчиков число контактных соединений пропорционально увеличивается.

Техническая задача настоящей полезной модели - устранить указанные недостатки, а именно: обеспечить разъемное соединение одного или нескольких датчиков тока с блоком обработки сигналов без снижения надежности устройства, обеспечить возможность установки датчиков тока и блока обработки сигналов на произвольном расстоянии между ними, обеспечив удобство монтажа.

Указанная задача решается тем, что устройство защиты электроустановок, включающее, как и прототип, датчики тока, блок обработки сигналов и исполнительный орган, выполненный с возможностью отключения защищаемой электроустановки от сети, в отличие от прототипа, в устройство дополнительно введен блок согласования, выходы датчиков тока соединены с входами блока согласования, а выход последнего соединен через интерфейс со входом блока обработки сигналов.

В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием и чертежом, на котором изображена блок-схема устройства защиты электроустановок.

Устройство защиты электроустановок содержит датчики тока 1, 2, 3, дополнительно введенный блок согласования 4, интерфейс 5, блок обработки сигналов 6, электронный ключ 7, исполнительный орган 8 и защищаемую электроустановку 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В цепях питания защищаемой электроустановки 9 установлены датчики тока 1, 2, 3. В общем случае их число определяется технической необходимостью.

Сигналы с датчиков в виде уровней напряжений или токов, пропорциональных токам в цепях защищаемой электроустановки, поступают на входы блока согласования 4 и далее через интерфейс 5 поступают на вход блока обработки сигналов 6.

Блок обработки сигналов производит обработку и анализ поступающих данных и, в случае выхода режима контролируемой установки за установленные пределы, выдает управляющий сигнал на отключение исполнительного органа 8, в качестве которого обычно используется электромагнитный контактор или автоматический выключатель.

Для увеличения мощности управляющего сигнала в устройстве предусматривается обычно электронный ключ 7.

Полезная модель промышленно применима. Она работоспособна, может быть многократно реализована и ее практическая реализация не вызывает трудностей у специалиста в данной области.

Возможны варианты реализации устройства, например, на основе проводного, оптоволоконного или беспроводного интерфейса.

При реализации проводного интерфейса блок согласования 4 может включать многоканальный аналого-цифровой преобразователь с числом входов по количеству датчиков тока, выход которого через устройство преобразования данных в последовательный цифровой код связан с двухпроводной линией связи. В таком варианте передача данных осуществляется посредством электрических сигналов, передаваемых по двухпроводной линии связи.

При реализации оптоволоконного интерфейса блок согласования 4 и блок обработки сигналов 6 оборудуются соответственно передающими и приемными элементами оптической связи. В таком варианте передача данных осуществляется посредством оптических сигналов, передаваемых по оптической линии связи.

При реализации беспроводного интерфейса блок согласования 4 и блок обработки сигналов 6 оборудуются передающими и приемными элементами беспроводной связи - радиопередающим и радиоприемным устройством соответственно. В таком варианте передача данных осуществляется посредством электромагнитных волн (радиосигналов).

Во всех предлагаемых вариантах реализации предлагаемая полезная модель обладает преимуществами перед прототипом.

Облегчается монтаж устройства. Например, в случае необходимости размещения датчиков тока и блока обработки сигналов в раздельных электрических шкафах достаточно выполнить отверстие небольшого диаметра в стенках шкафов, провести двухпроводную линию связи (или оптоволоконную линию связи по второму варианту) и соединить ее с блоком с помощью двух клемм разъема. Во втором варианте используется бесконтактный оптический разъем. В исходном варианте устройства потребовалось бы устройство в стенках шкафов окон значительных размеров, что бывает неудобно или вообще невозможно, если в шкафах уже смонтировано другое электрооборудование.

Расширяется область применения устройства. Возможность передачи цифровых данных через интерфейс на значительные расстояния (десятки и сотни метров) позволяет потребителю выбрать удобные места установки датчиков тока и блока обработки сигналов - в исходном варианте сделать это бывает затруднительно или практически невозможно. Вместе с тем, даже при значительной длине линии не происходит искажений передаваемых данных, что является свойством цифровых способов передачи данных. Увеличение переходного сопротивления контактных соединений до определенных пределов также не приводит к искажениям передаваемых цифровых данных.

Возможность выбора или изменения длины линии связи между датчиками тока и блоком обработки сигналов силами самого потребителя также расширяет область применения устройства.

Возможность размещения блока обработки сигналов в отдельном шкафу вдали от силовых токоведущих цепей увеличивает его помехоустойчивость и снижает вероятность сбоев в работе.

Минимальное число контактных соединений - два в проводном варианте и их отсутствие в беспроводных вариантах обеспечивают высокую надежность устройства и устойчивость к факторам агрессивной окружающей среды.

Совокупность существенных признаков, которыми характеризуется заявляемая полезная модель, среди известных технических решений заявителем не выявлена, что дает основание утверждать о наличии новизны полезной модели.

Устройство защиты электроустановок, включающее датчики тока, блок обработки сигналов и исполнительный орган, выполненный с возможностью отключения защищаемой электроустановки от сети, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен блок согласования, выходы датчиков тока соединены с входами блока согласования, а выход последнего соединен через интерфейс со входом блока обработки сигналов.