Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи

Авторы патента:

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения переменного тока в цепях, находящихся под высоким потенциалом относительно земли. Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи содержит низковольтный измерительный трансформатор тока с высоким классом точности, установленный на высоковольтном проводнике с измеряемым током, аналого-цифровой преобразователь, подключенный к вторичной обмотке низковольтного измерительного трансформатора тока с высоким классом точности, зарядное устройство, подключенное к аккумуляторной батарее, которая соединена с аналого-цифровым преобразователем, цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу устройства задержки, приемник сигнала, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя. Устройство задержки, цифроаналоговый преобразователь и приемник сигнала находятся под потенциалом земли. Устройство задержки и цифроаналоговый преобразователь подключены к сети собственных нужд. Независимый источник питания, подключен к зарядному устройству. Аналого-цифровой преобразователь подключен к входу устройства, использующего стандарт Bluetooth, выход которого подключен к устройству задержки. Технический результат: обеспечение непрерывного питания аналого-цифрового преобразователя при длительных перерывах питания высоковольтного проводника с измеряемым током и повышение надежности канала связи между аналого-цифровым преобразователем и цифроаналоговым преобразователем. 1 ил.

Известно устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи [Беркович М.А. и др. Основы техники релейной защиты. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - с. 116], содержащее высоковольтный измерительный трансформатор тока с высоким классом точности, первичная обмотка которого подключена к высоковольтному проводнику с измеряемым током, приемник сигналов, подключенный к вторичной обмотке высоковольтного измерительного трансформатора тока с высоким классом точности. Связь между первичной и вторичной обмотками - электромагнитная и осуществляется за счет стального сердечника.

Это устройство имеет большую массу и габариты из-за наличия сердечника и высоковольтной изоляции, осуществляет измерение тока с погрешностью по фазе и по амплитуде до 10%. Погрешности возникают вследствие того, что часть мощности при трансформации расходуется на создание в сердечнике магнитного потока, на перемагничивание стали сердечника и потери от вихревых токов.

Известно устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи [RU 2368906 C2, МПК G01R 19/00 (2006.01), опубл. 27.09.2009], содержащее шунт, включенный параллельно к участку высоковольтного проводника с измеряемым током, аналого-цифровой преобразователь, включенный параллельно шунту, модулятор, вход которого подключен к выходу аналого-цифрового

цифрового преобразователя, а выход к антенне, подключенной к высоковольтному проводнику с измеряемым током.

Это устройство не имеет независимого источника питания, что может привести к нарушению работы устройства.

Известно устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи [RU 2408891 С2, МПК G01R19/25 (2006/01), опубл. 10.08.2010], выбранное в качестве прототипа, содержащее низковольтный измерительный трансформатор тока с высоким классом точности и низковольтный измерительный трансформатор тока с низким классом точности, установленные на высоковольтном проводнике с измеряемым током. Вторичная обмотка низковольтного измерительного трансформатора тока с высоким классом точности подключена к входу аналого-цифрового преобразователя. Вторичная обмотка низковольтного измерительного трансформатора тока с низким классом точности подключена к входу зарядного устройства. Выход зарядного устройства подключен к аккумуляторной батарее, которая присоединена к входу аналого-цифрового преобразователя. Выход аналого-цифрового преобразователя соединен оптическим кабелем с цифроаналоговым преобразователем через устройство задержки. Выход цифроаналогового преобразователя подключен к входу приемника сигнала. Устройство задержки, цифро-аналоговый преобразователь и приемник сигнала находятся под потенциалом земли. Устройство задержки и цифроаналоговый преобразователь подключены к сети собственных нужд.

Недостатком данного устройства является то, что аналого-цифровой преобразователь получает питание от того же высоковольтного проводника с измеряемым током, на котором он установлен. Существуют режимы, при которых возможно длительное отключение линии (минуты, часы). В результате длительного перерыва питания аккумуляторная батарея разряжается, питание устройства при этом будет отсутствовать, что приведет к нарушению работы

приемника сигнала. Например, будет иметь место отказ релейной защиты при включении линии на короткое замыкание.

Кроме того, обеспечение нормальной работы оптического кабеля, по которому осуществляется передача сигнала от аналого-цифрового преобразователя к цифроаналоговому преобразователю, требует установки дополнительного полого изолятора, что снижает надежность работы устройства.

Задачей полезной модели является расширение арсенала средств аналогичного назначения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, также как в прототипе, содержит низковольтный измерительный трансформатор тока с высоким классом точности, установленный на высоковольтном проводнике с измеряемым током, аналого-цифровой преобразователь, подключенный к вторичной обмотке низковольтного измерительного трансформатора тока с высоким классом точности, зарядное устройство, подключенное к аккумуляторной батарее, которая соединена с аналого-цифровым преобразователем, цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу устройства задержки, приемник сигнала, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, при этом устройство задержки, цифро-аналоговый преобразователь и приемник сигнала находятся под потенциалом земли, а устройство задержки и цифроаналоговый преобразователь подключены к сети собственных нужд,

Согласно полезной модели независимый источник питания, подключен к зарядному устройству. Аналого-цифровой преобразователь подключен к входу устройства, использующего стандарт Bluetooth, выход которого подключен к устройству задержки.

Предложенное устройство обеспечивает питание аналого-цифрового преобразователя от источника, не зависящего от режима работы высоковольтного проводника с измеряемым током, и обеспечивает питание аналого-цифрового

преобразователя, а значит и правильную работу приемника сигнала при длительных отключениях высоковольтного проводника с измеряемым током. Заявленное выполнение устройства исключает необходимость установки дополнительного изолятора между аналого-цифровым преобразователем и цифроаналоговым преобразователем, что позволяет сделать более надежным канал связи.

Устройство, использующее стандарт Bluetooth, функционирует на частоте 2,45 ГГц, что исключает влияние на его работу электромагнитных воздействий, частота которых на энергетическом объекте не превышает 3 МГц, включая помехи от коронных разрядов.

В результате, предлагаемое устройство позволяет измерять переменный ток в высоковольтной сети практически без амплитудных и фазовых погрешностей и обеспечивает правильную работу приемников сигнала - устройств релейной защиты.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для измерения переменного тока в высоковольтной цепи.

Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи содержит низковольтный измерительный трансформатор тока с высоким классом точности 1, установленный на высоковольтном проводнике с измеряемым током 2, аналого-цифровой преобразователь 3, подключенный к вторичной обмотке низковольтного измерительного трансформатора тока с высоким классом точности 1. К независимому источнику питания 4 подключено зарядное устройство 5, которое связано с аккумуляторной батарей 6, подключенной к аналого-цифровому преобразователю 3. Устройство, использующее стандарт Bluetooth 7, связано с аналого-цифровым преобразователем 3 и устройством задержки 8, к которому подключен цифроаналоговый преобразователь 9, который подключен к приемнику сигнала 10. Устройство задержки 8, цифроаналоговый преобразователь 9 и приемник сигнала 10

находятся под потенциалом земли. Устройство задержки 8 и цифроаналоговый преобразователь 9 подключены к сети собственных нужд.

Аналого-цифровой преобразователь 3, устройство задержки 8, цифро-аналоговый преобразователь 9 могут быть выполнены по стандартным схемотехническим решениям, на операционных усилителях, например, К140УД6. Независимый источник питания 4 представляет собой ветрогенератор или солнечную батарею мощностью 20-100 Вт. Устройство, использующие стандарт Bluetooth 7 может представлять собой Bluetooth-адаптер SD1100-01 с характеристиками: частота функционирования 2,4 ГГц, скорость передачи данных до 3 Мбит/с, дальность связи до 1000 метров. Приемник сигнала 10 - устройство релейной защиты, например, терминал защиты линий высокого напряжения REL-511R.

Устройство работает следующим образом. На вторичной обмотке низковольтного измерительного трансформатора тока с высоким классом точности 1, установленном на высоковольтном проводнике с измеряемым током 2, наводится ток, пропорциональный измеряемому току. Ток вторичной обмотки низковольтного измерительного трансформатора тока с высоким классом точности 1 поступает в аналого-цифровой преобразователь 3, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой код. Питание аналого-цифрового преобразователя осуществляется от независимого источника 4 через зарядное устройство 5 и аккумуляторную батарею 6.

Устройство, использующее стандарт Bluetooth 7, передает цифровой код от аналого-цифрового преобразователя 3 к устройству задержки 8.

Устройство задержки 8 обеспечивает сдвиг сигнала на время, компенсирующее угловую погрешность преобразования тока, которая возникает при преобразовании аналогового сигнала в цифровой и обратно. Цифроаналоговый преобразователь 9 преобразует цифровой код в аналоговый сигнал, пропорциональный току в высоковольтном проводнике с измеряемым током 2. Сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 9 поступает на вход

приемника сигнала 10. В результате работы устройства осуществляют измерение переменного тока в высоковольтной цепи.

Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, содержащее низковольтный измерительный трансформатор тока с высоким классом точности, установленный на высоковольтном проводнике с измеряемым током, аналого-цифровой преобразователь, подключенный к вторичной обмотке низковольтного измерительного трансформатора тока с высоким классом точности, зарядное устройство, подключенное к аккумуляторной батарее, которая соединена с аналого-цифровым преобразователем, цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу устройства задержки, приемник сигнала, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, при этом устройство задержки, цифроаналоговый преобразователь и приемник сигнала находятся под потенциалом земли, а устройство задержки и цифроаналоговый преобразователь подключены к сети собственных нужд, отличающееся тем, что независимый источник питания подключен к зарядному устройству, аналого-цифровой преобразователь подключен к входу устройства, использующего стандарт Bluetooth, выход которого подключен к устройству задержки.