АВТОНОМНЫЙ РЕГИСТРАТОР ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ И КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ С ТАКИМИ РЕГИСТРАТОРАМИ

Область техники
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована для дистанционного контроля параметров тока и напряжения в высоковольтных электрических сетях.
Уровень техники
Известно принятое в качестве прототипа устройство для контроля тока и напряжения в высоковольтных цепях, содержащее датчики тока и напряжения, подключенные к блоку первичного преобразования, в экранирующем корпусе которого, гальванически связанном с контролируемой точкой цепи, размещены источник питания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), сопряженный входом с датчиками тока и напряжения и блок управления, снабженный беспроводным передатчиком [RU 2143165].
Блок управления поочередно с помощью коммутатора подключает аналоговый вход АЦП к датчику тока и датчику напряжения и через беспроводный передатчик посылает измерительную информацию удаленному наземному терминалу.
Недостаток прототипа - ограниченность функциональных возможностей по контролю фазовых соотношений между измеряемыми параметрами в стационарных и переходных (в частности аварийных) процессах. Это обусловлено несинхронностью измерений тока и напряжения, выполняемых как одним устройством контроля, так и несколькими устройствами, размещенными в различных точках электрической сети.
Раскрытие сущности полезной модели Предметом полезной модели является автономный регистратор тока и напряжения в контролируемой точке высоковольтной цепи, содержащий датчики тока и напряжения, подключенные к блоку первичного преобразования, в экранирующем корпусе которого, гальванически связанном с контролируемой точкой цепи, размещены источник питания, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, сопряженные входами с датчиками тока и напряжения соответственно, и снабженный беспроводным приемопередатчиком блок управления, к которому подключены входы запуска и выходы аналого-цифровых преобразователей, при этом блок управления выполнен с возможностью одновременного пуска аналого-цифровых преобразователей, хранения цифровых данных и их последовательной передачи по командам, принятым через беспроводный приемопередатчик.
В отличие от прототипа устройство снабжено не одним, а двумя АЦП, подключенными входами запуска и выходами к блоку управления, который снабжен беспроводным приемопередатчиком (а не передатчиком), и выполнен с возможностью одновременного пуска аналого-цифровых преобразователей, хранения цифровых данных и их последовательной передачи по командам, принятым через беспроводный приемопередатчик.
Это позволяет повысить точность измерения фазовых углов между векторами тока и напряжения в контролируемой точке высоковольтной сети.
Полезная модель имеет развития, состоящие в том, что:
- беспроводный приемопередатчик выполнен радиочастотным или оптическим;
- гальваническая связь экранирующего корпуса с контролируемой точкой сети выполнена в виде параллельной RL-цепи;
- датчик тока выполнен в виде резисторного шунта, установленного в разрыв провода высоковольтной цепи, а датчик напряжения в виде делителя напряжения, низкоомное плечо которого подключено к указанному шунту и параллельно входу второго АЦП, а высокоомное - встроено в полый изолятор и заземлено.
Первые два развития являются уточняющими, а третье направлено на уменьшение частотных и фазовых погрешностей измерений.
Вторым предметом полезной модели является комплекс дистанционного контроля токов и напряжений высоковольтной системы, содержащий программируемый управляющий терминал, который связан каналами передачи данных с группой автономных регистраторов, размещенных в контролируемых точках высоковольтной системы, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть автономных регистраторов указанной группы выполнена как вышеописанный регистратор, а каналы передачи данных включают, по меньшей мере, один беспроводный приемопередатчик для связи терминала с приемопередатчиками автономных регистраторов.
Это позволяет с высокой точностью определять емкостную и индуктивную составляющие токов и напряжений, комплексные сопротивления, передаточные функции и потери аппаратов, линий электропередачи и других элементов электроэнергетических систем, а также производить раннюю диагностику развивающихся повреждений.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитий
На фиг. 1 приведена структурная схема автономного регистратора, содержащая размещенные в контролируемой точке высоковольтной сети датчик 1 тока и датчик 2 напряжения, подключенные к блоку 3 первичного преобразования. В экранирующем корпусе 4 блока 3 размещены источник питания 5, первый АЦП 6, второй АЦП 7 и блок 8 управления, снабженный беспроводным приемопередатчиком 9.
АЦП 6 и 7 связаны аналоговыми входами с датчиками 1 и 2 через элементы 10 и 11 сопряжения соответственно и подключены к блоку 8 своими входами запуска и цифровыми выходами.
Блок 8 управления выполнен с возможностью одновременного запуска АЦП 6 и 7, хранения полученных от АЦП цифровых данных в своей памяти и последовательной выдачи этих данных через приемопередатчик 9 по командам удаленного управляющего терминала, принятым также через приемопередатчик 9.
Датчик 1 тока выполнен в виде резисторного шунта, установленного в разрыв провода высоковольтной цепи. Датчик 2 выполнен в виде делителя напряжения, подключенного низкоомным плечом 12 к шунту 1 и к блоку 3. При этом плечо 12 размещено внутри экранирующего корпуса 4 блока 3 и через элемент 11 (функционально аналогичный элементу 10), подключено параллельно входу АЦП 7. Высокоомное плечо 13 делителя встроено в полость изолятора 14, показанного на фиг. 2, и заземлено.
Автономный регистратор работает следующим образом.
Датчик 1, представляющий собой резисторный шунт, встроенный в контролируемую цепь, преобразует ток этой цепи в аналоговый измерительный сигнал, который поступает на вход АЦП 6 через элемент 10, обеспечивающий необходимые согласование, масштабирование, защиту от помех и перенапряжений. АЦП 6 и 7 преобразуют соответствующие аналоговые измерительные сигналы в цифровые данные для хранения во внутренней памяти блока 8.
Источник 5 обеспечивает автономное электропитание блока 3 от сети через трансформатор 15 тока или от встроенных аккумуляторов.
Программируемый блок 8 управляет функциональными узлами блока 3 и реализует запрограммированные алгоритмы работы с использованием средств внутренней синхронизации и памяти.
Беспроводный приемопередатчик 9 служит для гальванической развязки и передачи цифровых данных от блока 3 к управляющему терминалу комплекса в который входит регистратор.
Корпус 4 блока 3 гальванически связан с контролируемой точкой сети через параллельную активно-индуктивную цепь 16.
Дроссель и демпфирующий резистор цепи 16 служат для снижения влияния помех промышленного и атмосферного происхождения.
На фиг. 2 показана конструкция автономного регистратора.
Блок 3 связан измерительным кабелем с датчиком 1 тока и установлен на верхнем фланце изолятора 14, в полость которого встроено нижнее высокоомное плечо 13 делителя датчика 2 напряжения. Нижним фланцем изолятор 14 устанавливается на металлической опоре, размещаемой под контролируемой точкой.
Приемопередатчик 9 связан радиочастотным или оптическим беспроводным каналом 17 с программируемым управляющим терминалом 18, который является принадлежностью комплекса дистанционного контроля.
Комплекс дистанционного контроля объединяет группу выше описанных автономных регистраторов, которые контролируют, например, фазные токи и напряжения в одной или нескольких точках трехфазной высоковольтной сети и связаны с терминалом 18 каналами передачи данных. Эти каналы содержат, по меньшей мере, один беспроводный приемопередатчик, обеспечивающий радиочастотную или оптическую связь с приемопередатчиками 9 автономных регистраторов комплекса.
Терминал 18 осуществляет управление регистраторами и окончательную обработку полученных от них данных. Он представляет собой аппаратно-программный комплекс - рабочую станцию оператора с пакетом специализированного программного обеспечения.