Устройство для регистрации токовых импульсов при грозовых перенапряжениях в линиях электропередач
Полезная модель относится к аппаратуре электромагнитных измерений и контроля и может быть использована, прежде всего, для установления факта воздействия токовых импульсов при грозовых перенапряжениях в воздушных линиях распределительных электросетей напряжением 6, 10, 20, 35 кВ с сохранением параметров аварийных ситуаций, а также для дистанционного контроля текущего состояния линии по рабочим токам и температуре провода.
В основу предложенной полезной модели поставлена задача создания усовершенствованного устройства с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет реализации функции измерения параметров токовых импульсов.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для регистрации токовых импульсов при грозовых перенапряжениях в линиях электропередач, содержащее контроллер, последовательно соединенные питающую обмотку и преобразователь напряжения, выход которого соединен с питающем входом контроллера, ионистор, подсоединенный к питающему входу контроллера, последовательно соединенные трансформатор тока и трехканальный АЦП, выход которого подключен к контроллеру, датчик температуры, выход которого соединен со вторым входом АЦП, датчик напряжения, выход которого подключен к контроллеру, запоминающее устройство и радиочастотный приемо-передатчик, соединенные с контроллером, дополнительно введены компаратор и пиковый детектор, входами соединенные с трансформатором тока, таймер, входом запуска соединенный с выходом компаратора, а выходом - с контроллером, при этом управляющий вход пикового детектор соединен с выходом компаратора, а выход - с третьим входом АЦП.
Полезная модель относится к аппаратуре электромагнитных измерений и контроля и может быть использована, прежде всего, для установления факта воздействия токовых импульсов при грозовых перенапряжениях в воздушных линиях распределительных электросетей напряжением 6, 10, 20, 35 кВ с сохранением параметров аварийных ситуаций, а также для дистанционного контроля текущего состояния линии по рабочим токам и температуре провода. Полезная модель помещаются на стратегические участки линии.
Однако ни одно из известных на сегодняшний день устройств не позволяет контролировать параметры токовых импульсов от грозовых явлений.
Известен индикатор неисправностей серии LineTroll для определения коротких замыканий в воздушных линиях распределительной сети (Справочник индикаторов серии LineTroll фирмы NORTROLL AS, Норвегия, http://www.nortroll.no/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=46&Itemid=134&lang). При обнаружении превышения тока в линии, индикатор включает вспышку светодиодами или ксеноновую вспышку. Индикатор содержит датчик магнитного поля, пороговое устройство, задатчик уровня, элемент питания, ключ и светодиод.
Недостатками устройства является невозможность определить параметры импульсов тока микросекундной длительности.
Известен также индикатор короткого замыкания ИКЗ (А.А.Кучерявинков, Е.А.Карташева, Способы быстрой локализации и устранения аварийных ситуаций на электрических подстанциях и в распределительных сетях напряжением 0,4-6-10 Электротехнический рынок 
11 (17) ноябрь 2007; Индикатор короткого замыкания. МНПП«АНТРАКС». Техническое описание, инструкция по эксплуатации, http://www.antrax-energo.ru/tpl/IKZ-1.pdf). Данный индикатор содержит индукционный датчик, размещаемый на опоре воздушной линии симметрично относительно токонесущих проводов, контроллер, функционирующий в спящем режиме до момента появления магнитных полей, вызванных аварийными токами, запоминающее устройство, для хранения аварийных событий, пороговое устройство для определения момента появления аварийных токов, радиочастотный приемо-передатчик для обмена сохраненными данными, питающее устройство на основе емкостного отбора напряжения и поворотный механизм с красным сектором.
Недостатком индикатора является отсутствие возможности регистрации токовых импульсов при грозовых перенапряжений.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является устройство для регистрации аварийных токов в линиях электропередач (Патент РФ ), содержащее контроллер, радиочастотный приемо-передатчик, запоминающее устройство трансформатор тока, датчик температуры, двухканальный АЦП, питающая обмотка, преобразователь напряжения, ионистор и датчик напряжения, при этом осуществляется измерение с помощью АЦП мгновенных значений сигнала с трансформатора тока и сигнала с датчика температуры, контроллер контролирует наличие напряжения с помощью датчика напряжения, а питающая обмотка с преобразователем напряжения обеспечивает питание в активном режиме, а ионистор - в случае отсутствия тока в линии.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности регистрации импульсов микросекундной длительности, в том числе токовых импульсов, вызванных грозовыми перенапряжениями.
В основу предложенной полезной модели поставлена задача создания усовершенствованного устройства с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет реализации функции измерения параметров токовых импульсов.
Технический эффект, заключающийся в обеспечении с помощью компаратора контроля мгновенных значений тока в линии, что позволяет выявить момент появления импульсной составляющей, и используемый при решении поставленной задачи, достигается тем, что в известное устройство для регистрации токовых импульсов при грозовых перенапряжениях в линиях электропередач, содержащее контроллер, последовательно соединенные питающую обмотку и преобразователь напряжения, выход которого соединен с питающем входом контроллера, ионистор, подсоединенный к питающему входу контроллера, последовательно соединенные трансформатор тока и трехканальный АЦП, выход которого подключен к контроллеру, датчик температуры, выход которого соединен со вторым входом АЦП, датчик напряжения, выход которого подключен к контроллеру, запоминающее устройство и радиочастотный приемо-передатчик, соединенные с контроллером, дополнительно введены компаратор и пиковый детектор, входами соединенные с трансформатором тока, таймер, входом запуска соединенный с выходом компаратора, а выходом - с контроллером, при этом управляющий вход пикового детектор соединен с выходом компаратора, а выход - с третьим входом АЦП.
Одновременный запуск пикового детектора и таймера предназначается для определения соответственно амплитуды и длительности импульса. По запросу указанные значения могут быть переданы посредством радиочастотного приемо-передатчика, таким образом, реализуя новую функцию непрерывного мониторинга.
Пример выполнения полезной модели иллюстрируется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства.
Устройство для регистрации токовых импульсов при грозовых перенапряжениях в линиях электропередач содержит питающая обмотка 1, преобразователь 2 напряжения, трансформатор 3 тока, датчик 4 температуры, трехканальный АЦП 5, датчик 6 напряжения, компаратор 7, пиковый детектор 8, таймер 9, контроллер 10, ионистор 11, запоминающее устройство 12, радиочастотный приемопередатчик 13.
Устройство для регистрации токовых импульсов при грозовых перенапряжениях в линиях электропередач работает следующим образом. Контроллер 10 организует циклическую работу устройства. Цикл включает измерение с помощью АЦП 5 мгновенных значений сигнала напряжения с трансформатора 3 тока, пропорционального току в линии и сигнала с датчика 4 температуры, пропорционального температуре провода на его поверхности. Определение действующего значения тока короткого замыкания производится аналогично устройству-прототипу, т.е. при превышении тока в линии установленного значения, которое хранится в запоминающем устройстве 8, контроллер инициирует непрерывное измерении действующего значения тока с целью фиксации максимального значения, соответствующего току короткого замыкания. После снижения тока до значений, меньших заданного уровня, контроллер в течение одной минуты контролирует наличие напряжения посредством датчика 6 напряжения. Если по истечении одной минуты напряжение отсутствует, то наблюдалось короткое замыкание. Если напряжение есть, то проверяется, было ли отключение напряжения в течение одной минуты. Если отключения были, то наблюдалось успешное повторное включение, в противном случае наблюдалось превышение установленного значения без отключения. Результаты измерений сохраняются в запоминающем устройстве 8. Цикл заканчивается включением на определенный интервал времени радиочастотного приемопередатчика 10 для проведения возможного радиообмена.
Одновременно с помощью компаратора 7 контролируется значение мгновенных значений тока. При превышении уровня, соответствующего значению возможного импульса тока от грозовых перенапряжений, компаратор запускает пиковый детектор 8 и таймер 9. После завершения импульса пиковый детектор 8 запоминает максимальный уровень токового импульса, а значение таймера соответствует длительности импульса. Значение с пикового детектора поступает на третий вход АЦП 5, и измеряется контроллером 10. Факт наблюдения токового импульса регистрируется в запоминающем устройстве 12.
Питающая обмотка 1 с преобразователем 2 напряжения обеспечивает питание устройства при работе его в активном режиме, а ионистор 11, который заряжается в активном режиме, служит резервным источником питания в случае отсутствия тока в линии.
Таким образом, предлагаемое устройство для регистрации токовых импульсов при грозовых перенапряжениях в линиях электропередачи позволяет расширить функции мониторинга линии путем определения факта наличия токовых импульсов и измерения их параметров: амплитуды и длительности с сохранением указанного события в запоминающем устройстве.
Устройство для регистрации токовых импульсов при грозовых перенапряжениях в линиях электропередач, содержащее контроллер, последовательно соединенные питающую обмотку и преобразователь напряжения, выход которого соединен с питающем входом контроллера, ионистор, подсоединенный к питающему входу контроллера, последовательно соединенные трансформатор тока и трехканальный АЦП, выход которого подключен к контроллеру, датчик температуры, выход которого соединен со вторым входом АЦП, датчик напряжения, выход которого подключен к контроллеру, запоминающее устройство и радиочастотный приемопередатчик, соединенные с контроллером, отличающееся тем, что дополнительно введены компаратор и пиковый детектор, входами соединенные с трансформатором тока, таймер, входом запуска соединенный с выходом компаратора, а выходом - с контроллером, при этом управляющий вход пикового детектора соединен с выходом компаратора, а выход - с третьим входом АЦП.
