Преобразователь аналоговых сигналов в цифровые

Полезная модель относится к аналогово-цифровым преобразователям сигналов во вторичных цепях энергообъектов (подстанций), в том числе, предназначенным для установки в открытых распределительных устройствах энергообъектов в непосредственной близости от компонентов основного (первичного) электрооборудования. Преобразователь сигналов содержит, по меньшей мере, один модуль аналогового или дискретного ввода-вывода, соединенный с клеммами тока и напряжения, вычислительный блок, коммуникационный модуль с интерфейсом передачи данных, вторичный источник питания и клеммы первичного питания. При этом преобразователь дополнительно содержит теплоизолирующий корпус, в который помещены модули ввода-вывода, вычислительный блок, коммуникационный модуль и вторичный источник питания, и систему обогрева, подключенную к клеммам первичного питания, и также заключенную в теплоизолирующий корпус. Техническим результатом является расширение диапазона температур эксплуатации преобразователя сигналов и обеспечение при этом оптимального энергопотребления преобразователя, путем исключения из обогреваемого объема пространства, занимаемого компонентами, не требующими подогрева. 2 з.п.ф., 2 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к аналогово-цифровым преобразователям сигналов во вторичных цепях энергообъектов (подстанций), в том числе, предназначенным для установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ) энергообъектов в непосредственной близости от компонентов основного (первичного) электрооборудования.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен, выбранный в качестве прототипа, преобразователь сигналов [Патент США 7916060, МПК Н03М 1/12, 2011 г.], включающий в себя:

- набор датчиков, обеспечивающих преобразование подаваемых на устройство входных сигналов тока и напряжения в измеряемой сети в сигналы напряжения;

- аналогово-цифровые преобразователи, обеспечивающие преобразование сигналов напряжения с датчиков в цифровой код;

- центральный процессор, выполняющий функции вычисления электрических величин на основании цифровых кодов, полученных в результате аналогово-цифрового преобразования сигналов напряжения с датчиков;

- коммуникационный модуль, обеспечивающий информационный обмен данного устройства с внешними устройствами, в частности, с другими интеллектуальными электронными устройствами;

- модуль питания.

Недостатком прототипа является отсутствие в его составе системы обогрева, что исключает возможность применения устройства при низких температурах окружающей среды, и таким образом, исключается возможность применения устройства на открытом воздухе, в частности, в ОРУ энергообъектов, в условиях умеренного и холодного климата.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Задачей, решаемой полезной моделью, является расширение диапазона температур эксплуатации преобразователя сигналов и обеспечение при этом оптимального энергопотребления преобразователя, путем исключения из обогреваемого объема пространства, занимаемого компонентами, не требующими подогрева.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в преобразователе сигналов, содержащем, по меньшей мере, один модуль аналогового или дискретного ввода-вывода, соединенный с клеммами тока и напряжения, вычислительный блок, коммуникационный модуль с интерфейсом передачи данных, вторичный источник питания и клеммы первичного питания, по меньшей мере, один модуль ввода-вывода, вычислительный блок, коммуникационный модуль и вторичный источник питания заключены в теплоизолирующий корпус, снабженный системой обогрева, подключенной к клеммам первичного питания.

Дополнительным техническим результатом применения полезной модели является расширение диапазона допустимых температур «холодного пуска» полевого преобразователя, в частности, снижение нижнего предела температуры «холодного пуска». Указанный результат достигается наличием в составе системы обогрева коммутатора вторичного источника питания и датчика температуры, подключенного к управляющему входу указанного коммутатора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразователя сигналов, описывающая состав компонентов преобразователя, включая компоненты, требующие подогрева (модули аналогового/дискретного ввода-вывода, вычислительный блок, коммуникационный модуль, вторичный источник питания) и заключенные в теплоизолирующий корпус, и компоненты, не требующие подогрева (клеммы тока и напряжения, интерфейс передачи данных, клеммы первичного питания).

На фиг. 2 приведена схема системы обогрева, включающая в себя нагреватель, коммутатор нагревателя, коммутатор вторичного источника питания и датчик температуры.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Предлагаемый преобразователь сигналов включает в себя (см. фиг. 1):

- корпус 1 преобразователя;

- модули 2 аналогового и/или дискретного ввода-вывода;

- блок 3 входных клемм тока и напряжения;

- вычислительный блок 4;

- коммуникационный модуль 5;

- интерфейс 6 передачи данных;

- вторичный источник питания 7;

- клеммы 8 первичного питания;

- теплоизолирующий корпус 9;

- систему обогрева 10;

- внешнюю линию 11 электропитания преобразователя;

- линию 12 электропитания компонентов электронного блока, требующих обогрева.

Теплоизолирующий корпус 9 обеспечивает сохранность внутри себя теплого воздуха (с температурой не ниже минус 25°С), полученного при работе системы обогрева 10, при низких температурах внешней среды (до минус 60°С), что позволяет обеспечить нормальное функционирование компонентов 2, 4, 5 и 7 преобразователя при низких температурах внешней среды, и таким образом, расширить диапазон температур эксплуатации полевого преобразователя.

Оптимизация энергопотребления преобразователя обеспечивается за счет того, что корпус 9 выполнен теплоизолирующим, и внутрь корпуса 9 заключены только компоненты, требующие подогрева: модули 2 аналогового или дискретного ввода-вывода, вычислительный блок 4, коммуникационный модуль 5 и вторичный источник питания 7. При этом из обогреваемого объема пространства полностью исключены компоненты, не требующие подогрева, в частности, клеммы 3 тока и напряжения, интерфейс 6 передачи данных и клеммы 8 первичного питания.

В частном случае реализации полезной модели система обогрева 10 включает в себя (фиг. 2):

- нагреватель 13;

- коммутатор нагревателя 14;

- коммутатор 15 вторичного источника питания;

- датчик 16 температуры, подключенный к управляющим входам 17 коммутаторов 14 и 15.

Нагреватель 13 может представлять собой термоэлемент.

Коммутатор 14 производит включение нагревателя 13 при низкой температуре внутри теплоизолирующего корпуса 9 и отключает нагреватель 13 при достижении внутри корпуса 9 достаточно высокой температуры, при которой обеспечивается нормальное функционирование компонентов 2, 4, 5 и 7 (например, выше минус 25°С). Источником данных о текущей температуре внутри корпуса 9 для блока 14 является датчик 16.

Коммутатор 15 вторичного источника питания блокирует подачу напряжения питания на компоненты 2, 4, 5 и 7 при «холодном пуске» преобразователя в случае низкой температуры внутри корпуса 9 и обеспечивает подачу напряжения питания на указанные компоненты при достаточно высокой температуре внутри корпуса 9, при которой обеспечивается нормальное функционирование компонентов 2, 4, 5 и 7 (например, выше минус 25°С). При этом в случае низкой температуры внутри корпуса 9 (к примеру, ниже минус 25°С) блокирование подачи напряжения питания коммутатором 15 на компоненты 2, 4, 5 и 7 позволяет исключить протекание какого-либо тока через указанные компоненты, обеспечивая, таким образом, эксплуатационную сохранность указанных компонентов в период до достижения необходимо температурного режима внутри корпуса 9, и, соответственно, обеспечивает расширение диапазона допустимых температур «холодного пуска» преобразователя. Источником данных о текущей температуре внутри корпуса 9 для коммутатора 15 является датчик температуры 16.

Дополнительно коммуникационный модуль 5 и его интерфейс 6 передачи данных в составе полевого преобразователя могут быть выполнены с возможностью подключения внешних волоконно-оптических линий передачи данных. При наличии указанной возможности информационное взаимодействие преобразователя с информационно-технологическими и управляющими системами энергообъекта может быть обеспечено на базе волоконно-оптических линий передачи данных.

1. Преобразователь сигналов, содержащий, по меньшей мере, один модуль аналогового или дискретного ввода-вывода, соединенный с клеммами тока и напряжения, вычислительный блок, коммуникационный модуль с интерфейсом передачи данных, вторичный источник питания и клеммы первичного питания, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один модуль ввода-вывода, вычислительный блок, коммуникационный модуль и вторичный источник питания заключены в теплоизолирующий корпус, снабженный системой обогрева, подключенной к клеммам первичного питания.

2. Преобразователь по п.1, в котором система обогрева содержит нагреватель, коммутатор нагревателя, коммутатор вторичного источника питания и датчик температуры, подключенный к управляющим входам указанных коммутаторов.

3. Преобразователь по п.1 или 2, в котором коммуникационный модуль и его интерфейс передачи данных выполнены с возможностью подключения внешних волоконно-оптических линий передачи данных.