Patent RU-117686-U1 (RU)
Title: Устройство защиты электроустановки с функцией детектирования аварийной электрической дуги
IPC: G08B17/06
Filed: 2011-08-01
Granted: 2012-06-27
Abstract: Заявляемая полезная модель относится к устройствам в области электроэнергетики и пожарной безопасности и предназначена для предотвращения возгораний и повреждений кабельных линий и элементов электроустановок, возникающих при перегрузках, коротких замыканиях, токах утечки и зажигании электрической дуги путем обесточивания потребителей. Технической задачей предлагаемого устройства является повышение достоверности определения процесса горения последовательной, параллельной электрической дуги и дуги на землю в электроустановке, снижение ложных обнаружений дуги при работе с нерезистивными нагрузками, в особенности с коллекторными двигателями, нагрузками с импульсными источниками и устройствами с большими кратностями пусковых токов по отношению к номинальным, а также возможность работы в сети с изменяющимся составом нагрузок. Для решения технической задачи в устройство, содержащее датчик тока нагрузки, к выходу которого подключен фильтр, сигнал с которого подают на усилитель с двухполупериодным выпрямителем, выходом подключенный к интегрирующему элементу, на вход которого также подают сигнал отрицательной обратной связи, после чего сигнал на выходе интегрирующего элемента сравнивают с пороговым с помощью компаратора и, в случае превышения, подают сигнал отключения электроустановки на исполнительный узел, вводят датчик напряжения, выходом подключенный к фильтру, сигнал с которого подают на усилитель, с выхода которого - на аналого-цифровой преобразователь, выходом подключенный к блоку управления и анализа; сигнал датчика тока нагрузки с выхода усилителя с двухполупериодным выпрямителем преобразуют в напряжение и подают на аналого-цифровой преобразователь, выходом подключенный также к блоку управления и анализа, который представляет собой цифровое логическое устройство, с помощью которого производят интегрирование сигналов, пропорциональных значениям перепадов тока, анализируют группы сигналов соседних импульсов перепадов тока, измеряют мгновенные значения напряжения сети в моменты возникновения импульсов перепадов тока и исключают импульсы, не соответствующие условиям зажигания электрической дуги, затем из полученного значения напряжения, пропорционального импульсам перепадов тока, вычитают напряжение смещения, пропорциональное регулярной и периодической составляющей сигнала перепадов тока, полученный результат сравнивают с пороговым значением, характерным для пожароопасной ситуации при горении дуги и, в случае его превышения формируют сигналы на отключение электроустановки, который с выхода блока управления и анализа подают на индикатор, а также на усилитель, выход которого подключен к реле, которое приводит в действие исполнительный механизм, воздействующий на контактную группу, с помощью которого осуществляют обесточивание контролируемой электроустановки. Устройство может быть конструктивно и функционально объединено с АВ, при этом изменяют алгоритм работы устройства, и встроенная функция защиты от сверхтоков и коротких замыканий деактивируется. Устройство может быть конструктивно и функционально объединено с УЗО, при этом изменяют алгоритм работы устройства, и встроенная функция защиты от токов утечки деактивируется. Из устройства может быть исключен исполнительный узел, в этом случае сигнал управления подают на катушку контактора, пускателя или иного внешнего устройства коммутации. Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами фиг.1-3. На фиг.1 представлена схема включения устройства в сеть. На фиг.2 - структурная схема устройства. На фиг.3 - алгоритмы работы блока управления и анализа устройства. Устройство может размещаться во вводном или распределительном щитах (фиг.1), конструктивно объединяться со штепсельными розетками и вилками нагрузок (потребителей электроэнергии), выполняться в отдельном корпусе. Устройство обеспечивает обнаружение электрической дуги, перегрузки и тока утечки в сетях и нагрузках, подключенных к его выходным клеммам. На фиг.1, а, б, в обозначены нагрузки с электрической дугой на землю, параллельной и последовательной дугой соответственно. Устройство содержит блок защиты от волновых перенапряжений 3, датчики тока нагрузки 4, дифференциального тока 6 и напряжения 5, блок питания 24, блок обработки сигнала Б, исполнительный узел А и включается в сеть последовательно с контролируемой частью электроустановки. Устройство функционирует следующим образом. Напряжение сети подают на входные клеммы 1, которое затем поступает на контактную группу 2, используемую для отключения нагрузки в случае аварийной ситуации, блок защиты от волновых перенапряжений 3, препятствующий прохождению кратковременных импульсных перенапряжений в контролируемую электроустановку, на группу датчиков 4-6 и на выходные клеммы 7. Сигнал с датчика тока нагрузки 4 подают на фильтр 9, выделяющий характерные для процесса горения дуги перепады тока, усиливают с помощью усилителя 13 и суммируют с сигналом усилителя напряжения смещения 17, после чего подают на АЦП 18 для оцифровки и дальнейшей обработки блоком управления и анализа 22. Сигналы датчиков напряжения 5 и тока утечки 6 обрабатываются аналогично, за исключением суммирования с напряжением смещения. Блок управления и анализа 22 представляет собой микроконтроллер или иное цифровое логическое устройство, с помощью которого осуществляют сбор, анализ сигналов с датчиков, подачу сигналов индикации аварийной ситуации 21 и на размыкание контактной группы 2 с помощью исполнительного механизма 8. Предварительно сигнал усиливают усилителем 16 до уровня, достаточного для срабатывания реле 12 привода исполнительного механизма 8. Работа блока управления и анализа 22 осуществляется по определенным алгоритмам (фиг.3). Предлагаемое техническое решение отличается от известных тем, что оно дополнительно содержит в себе операции сравнения перепадов тока с областью допустимых для зажигания дуги напряжений и алгоритм корректировки времени накопления перепадов для регистрации нестабильной дуги или дуги малой мощности.