Реле и устройство контроля и защиты электроустановок

Устройство контроля и защиты электроустановок, содержит реле, в состав которого входят датчики тока, микропроцессорное устройство, включающее схему компараторов и схему блока задержки, блок управления внешними устройствами, содержащий электронный ключ, устройство индикации, приемопередающий блок связи с пультом управления, в функции микропроцессорного устройства которого входит хранение значений режимных уставок, счетчиков аварийных отключений, величин токов на момент аварии и причин аварийных отключений, при этом входы микропроцессора соединены с датчиками тока, а выходы - с блоком управления внешними устройствами, приемопередающим блоком связи с пультом управления и устройством индикации и пульт управления этим реле, в состав которого входит приемопередающий блок связи с реле, устройство индикации цифровой и текстовой информации, устройство ввода информации, микропроцессорное устройство, входы которого соединены с приемопередающим элементом для связи с реле защиты и устройством ввода информации, а выходы с устройством индикации цифровой и текстовой информации. Реле оборудовано гальванически изолированным контактом аварийной сигнализации, предназначенным для подключения внешнего устройства оповещения об аварийной ситуации. Приемопередающие блоки связи реле защиты и пульта управления реле обмениваются информацией посредством оптической связи, либо выполнены электромагнитными, а микропроцессоры соединены между собой посредством проводной линии связи, выполненной в виде соединительного шлейфа с зондом.

Заявляемое устройство относится к области электротехники, а более конкретно - к релейной токовой защите трехфазных электроустановок переменного тока, и может быть использовано для контроля режимов работы и защитного отключения электродвигателей, генераторов, трансформаторов и прочих электроустановок переменного тока при возникновении аварийных режимов, например при перегрузке и недогрузке по току, витковых замыканиях, при обрыве любой фазы и перекосе фаз по току более заданной величины.

Известно устройство контроля и защиты электроустановок по патенту РФ на полезную модель 15430. Это известное устройство по технической сущности, решаемой задаче и достигаемому техническому результату является наиболее близким к заявляемому устройству и выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели. Устройство контроля и защиты электроустановок по патенту РФ на полезную модель 15430 содержит блок индикации и реле защиты, размещенные в отдельных корпусах. Реле защиты содержит первый микропроцессор, в состав которого входят блок задержки и компараторы, и блок памяти, включающий счетчики аварийных отключений и схему хранения режимных уставок. Кроме этого, устройство по патенту 15430 содержит датчики тока, установленные в питающей сети электроустановки и исполнительный орган (электромагнитный контактор). Входы микропроцессора реле защиты соединены с датчиками тока и выходом блока памяти, а выходы - с исполнительным органом и входом блока памяти. Блок индикации содержит второй микропроцессор, к входу которого подключен кнопочный пульт управления (кнопочная клавиатура), а к выходу - цифровой дисплей, который оснащен жидкокристаллическим индикатором с разрешением в две строки по шестнадцать разрядов с предоставлением информации на пяти страницах. Блок индикации является пультом управления диспетчера. Микропроцессоры связаны между собой через интерфейс: контроль и защита электроустановок при аварийных режимах осуществляется с помощью программного обеспечения и технических средств, обеспечивающих ввод/вывод параметров, связь и обмен информации между микропроцессорами. Обмен информацией между двумя микропроцессорами происходит за счет приемно-передающих элементов беспроводной связи - по оптическому каналу связи: приемные и передающие элементы выполнены на инфракрасных излучателях и приемниках инфракрасного излучения (светодиодах).

Устройство по патенту 15430 позволяет проводить статистический анализ аварийных ситуаций, контролировать текущий режим работы и принимать необходимые меры по корректировке при его отклонении. Недостатком этого устройства является сложность конструкции, так как он состоит из многих блоков и элементов и работает по усложненной программе.

Задача данной полезной модели по всем заявляемым вариантам исполнения состоит в том, чтобы упростить конструкцию и таким образом повысить надежность и ремонтопригодность устройств защиты электроустановок. Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в упрощении схемы реле, таким образом, что функции блока памяти, заключающиеся в хранении значений режимных уставок, счетчиков аварийных отключений, величин токов на момент аварии и причин аварийных отключений переданы микропроцессорному устройству блока реле защиты.

Технический результат достигается следующим образом. По первому варианту по аналогии с прототипом реле защиты электроустановки содержит датчики тока, установленные в фазах питающей сети электроустановки, сигнал с которых поступает на микропроцессорное устройство, выходы которого соединены с индикаторным устройством режима работы электроустановки и типов аварий, а также с блоком управления внешними устройствами, в который входит электронный ключ, управляющий исполнительным органом отключения электроустановки, например, электромагнитным пускателем в питающей сети электроустановки. На фиг.1 представлена блок-схема реле защиты электроустановки по первому варианту.

Заявляемая полезная модель работает следующим образом. В фазах А, В, С питающей сети контролируемой электроустановки установлены датчики тока E1, E2, Е3, выполненные, например, в виде торроидальных трансформаторов. Данные с датчиков поступают в микропроцессор (1). Микропроцессор под управлением заложенной в него программы осуществляет сравнение данных, поступающих от датчиков тока с заданными значениями режимных уставок, и передает команду на отключение блоку управления внешними устройствами, состоящему, например, из полупроводникового электронного ключа (2), который связан с исполнительным органом отключения электроустановки. Информацию о количестве и типе аварийных отключений микропроцессор сохраняет и передает на устройство индикации реле (3). В качестве микропроцессора реле может быть использована микросхема Atmega 8. Устройство индикации выполнено таким образом, что каждому типу аварии и различным режимам работы реле соответствуют различные световые и цифро-буквенные обозначения. Реле оборудовано дополнительно приемопередающим устройством для передачи количественной и качественной информации о работе электроустановки на внешнее устройство (4).

В частном случае варианта один для оперативного оповещения возникших аварийных режимов с помощью сигнализации, установления причины аварийного отключения электроустановки без пульта управления, реле оборудовано дополнительно гальванически изолированным контактом аварийной сигнализации (5), предназначенным для подключения внешнего устройства оповещения об аварийной ситуации. В качестве устройства аварийной сигнализации может быть использовано устройство звуковой сигнализации (звонок) или устройство световой сигнализации (лампа).

Вторым вариантом в данной полезной модели заявляется устройство контроля и защиты электроустановок, состоящее из реле контроля и защиты по первому варианту и пульта управления этим реле. В корпусе пульта управления реле расположен второй микропроцессор (6) к входу которого подключены приемопередающий элемент для связи с реле защиты (7) и устройство ввода информации (8), например клавиатура, а выходы микропроцессора (6) соединены с устройством индикации цифровой и текстовой информации (9), например, цифровым дисплеем. Микропроцессоры блока реле (1) и пульта управления (6) соединены между собой с помощью приемопередающих элементов связи (4, 7). Блок-схема устройства контроля и защиты электроустановок представлено на фиг.2.

В частном случае второго варианта полезной модели приемопередающие блоки связи реле защиты и пульта управления реле устройства по пункту три обмениваются информацией посредством оптической связи. В качестве передатчика оптической связи может быть использован излучающий диод, а в качестве приемника оптической связи - оптосимистор. В таком исполнении оптосимистор выполняет одновременно и функцию исполнительного органа.

Еще один частный случай устройства контроля и защиты электроустановок по второму варианту предполагает, что приемно-передающее устройство выполнено электромагнитным, а микропроцессоры соединены между собой посредством проводной линии связи, выполненной в виде соединительного шлейфа с зондом. В частном случае выполнения передатчик электромагнитной связи может быть выполнен в виде генератора импульсов высокой частоты и катушки индуктивности, которая соединена с его выходом. В этом случае приемником электромагнитной связи служит вторая катушка индуктивности, при этом в качестве исполнительного органа использован высокочувствительный симистор, подключенный к выводам второй катушки индуктивности.

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

1. Реле защиты, в состав которого входят датчики тока, микропроцессорное устройство, содержащее схему компараторов и схему блока задержки, блок управления внешними устройствами, содержащий электронный ключ, устройство индикации, приемопередающий блок связи с пультом управления, отличающееся тем, что в функции микропроцессорного устройства входит хранение значений режимных уставок, счетчиков аварийных отключений, величин токов на момент аварии и причин аварийных отключений, при этом входы микропроцессора соединены с датчиками тока, а выходы - с блоком управления внешними устройствами, приемопередающим блоком связи с пультом управления и устройством индикации.

2. Реле защиты по 1, отличающееся тем, что оно оборудовано гальванически изолированным контактом аварийной сигнализации, предназначенным для подключения внешнего устройства оповещения об аварийной ситуации.

3. Устройство контроля и защиты электроустановок, содержащее реле, в состав которого входят датчики тока, микропроцессорное устройство, включающее схему компараторов и схему блока задержки, блок управления внешними устройствами, содержащий электронный ключ, устройство индикации, приемопередающий блок связи с пультом управления, в функции микропроцессорного устройства которого входит хранение значений режимных уставок, счетчиков аварийных отключений, величин токов на момент аварии и причин аварийных отключений, при этом входы микропроцессора соединены с датчиками тока, а выходы - с блоком управления внешними устройствами, приемопередающим блоком связи с пультом управления и устройством индикации и пульт управления этим реле, в состав которого входит приемопередающий блок связи с реле, устройство индикации цифровой и текстовой информации, устройство ввода информации, микропроцессорное устройство, входы которого соединены с приемопередающим элементом для связи с реле защиты и устройством ввода информации, а выходы - с устройством индикации цифровой и текстовой информации.

4. Устройство контроля и защиты электроустановок по п.3, отличающееся тем, что приемопередающие блоки связи реле защиты и пульта управления реле обмениваются информацией посредством оптической связи.

5. Устройство контроля и защиты электроустановок по п.3, отличающееся тем, что приемно-передающее устройство выполнено электромагнитным, а микропроцессоры соединены между собой посредством проводной линии связи, выполненной в виде соединительного шлейфа с зондом.