Фильтр присоединения с интегрированным датчиком контроля конденсатора связи
CONNECTION FILTER WITH INTEGRATED COMMUNICATION CAPACITOR MONITORING SENSOR

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля состояния конденсаторов связи на энергообъектах, может быть использовано для определения начала процесса разрушения конденсатора связи и своевременной его замены.
Из существующего уровня техники известно устройство для измерения емкости конденсатора (патент на изобретение №RU 2173859 от 10.11.2000), содержащее источник напряжения переменного тока, один вывод которого соединен с общей шиной, а второй вывод подключен через разделительный конденсатор к первым выводам первой и второй пар последовательно соединенных диодов, причем первая и вторая пары диодов включены встречно, точка соединения диодов первой пары подключена к выводу образцового конденсатора, точка соединения диодов второй пары подключена к выводу измеряемого конденсатора, а вторые выводы образцового и измеряемого конденсаторов подключены к общей шине; последовательно соединенные первый накопительный конденсатор и первый резистор, подключенные к выводу разделительного конденсатора и общей шине, и фильтр низкой частоты из последовательно соединенных резистора и конденсатора, который включен между выводом разделительного конденсатора и общей шиной. Особенностью является то, что в него введены дополнительный второй накопительный конденсатор, соединенный параллельно со второй парой диодов; дополнительный второй резистор, соединенный между вторым выводом второй пары диодов и общей шиной; и дополнительный выходной резистор, включенный между точкой соединения резистора и конденсатора фильтра низкой частоты и общей шиной; при этом точка соединения первого накопительного конденсатора и первого резистора соединена со вторым выводом первой пары диодов.
Однако данное устройство не применимо для определения начала процесса разрушения конденсатора связи на действующем на энергообъекте, а предназначено только для расширения диапазона измерения емкости и повышения чувствительности измерения.
Известен датчик контроля конденсатора связи (патент на изобретение №RU 2675248 от 22.03.2018), включающий входной и выходной разъемы, трансформатор, первичная обмотка которого посредством вводного разъема включается в разрыв между нижней обкладкой конденсатора связи и фильтром присоединения, диодный мост, к которому подключены выводы вторичной обмотки трансформатора, первый резистор и два конденсатора, соединенные параллельно и подключенные к выводам диодного моста, второй и третий резисторы, формирующие выходной ток, один из которых является подстроечным резистором, вторые выводы которых подключены к контактам выходного разъема. Также известна система контроля состояния конденсаторов связи (патент на изобретение №RU 2675250 от 22.03.2018), включающая, по меньшей мере, один конденсатор связи, подключенный к линии электропередачи и фильтр присоединения, отличающаяся тем, что содержит контроллер и, по меньшей мере, один датчик контроля конденсатора связи, причем количество датчиков соответствует количеству конденсаторов, конденсатор связи последовательно соединен с датчиком контроля конденсатора связи, с которым последовательно соединена вводная шпилька фильтра присоединения, а выводные клеммы датчика контроля конденсатора связи посредством соединительного кабеля соединены с аналоговым входом контроллера.
Недостатком описанных аналогов является необходимость адаптации действующих фильтров присоединения, для подключения датчиков контроля конденсатора связи.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является фильтр присоединения высокочастотных каналов связи к линиям высокого напряжения (патент на полезную модель №RU 6485 от 10.04.1997), состоящий из автотрансформатора, один из выводов обмотки которого соединен с конденсатором связи, а другой заземлен, отличающийся тем, что автотрансформатор совместно с конденсатором связи образуют Г-образный полосовой фильтр, полоса пропускания которого определяется емкостью конденсатора и индуктивностью автотрансформатора.
Недостатком прототипа является отсутствие средств контроля емкости конденсатора связи, и, как следствие, высокая аварийность на энергообъектах из-за полного разрушения конденсаторов связи в результате пробоя его элементов.
Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение системы контроля состояния конденсаторов связи за счет создания фильтра присоединения, который является частью упомянутой системы, с интегрированным датчиком контроля конденсатора связи.
Для достижения указанного технического результата предлагается фильтр присоединения, состоящий из трансформатора, один из выводов обмотки которого соединен с конденсатором связи, а другой заземлен, отличающийся тем, что трансформатор снабжен дополнительной отдельной обмоткой, к которой подключен датчик контроля конденсатора связи.
Датчик контроля конденсатора связи состоит из диодного моста, к которому подключены выводы дополнительной отдельной обмотки трансформатора фильтра присоединения, первого резистора и двух конденсаторов, соединенных параллельно и подключенных к выводам диодного моста, второго резистора, формирующего выходной ток, выходного разъема, к контактам которого подключен выход датчика.
Датчик контроля конденсатора связи осуществляет постоянное измерение силы тока, протекающего через конденсатор связи, увеличение которого свидетельствует об увеличении емкости конденсатора связи. Сигнал от датчика по соединительным кабелям поступает в контроллер, в контроллере сигнал оцифровывается и выполняются расчеты с отображением полученных результатов.
Принципиальные схемы фильтра присоединения с интегрированным датчиком контроля конденсатора связи приведены на фигуре 1 и 2.
На фигуре 1 приведена схема с автотрансформаторной связью, на фигуре 2 приведена схема с трансформаторной связью, где:
Е1 - вход фильтра присоединения;
Е2 - выход фильтра присоединения;
Е3 - земля;
Т1 - трансформатор;
F1 - разрядник;
C1, С2 - конденсаторы;
F2 - разрядник;
L1 - катушка индуктивности;
ДККС - датчик контроля конденсатора связи.
Фильтр присоединения состоит из трансформатора Т1, один из выводов Е2 обмотки которого соединен с конденсатором связи (на фигуре не показан), а другой Е3 заземлен, трансформатор Т1 снабжен дополнительной отдельной обмоткой, к которой подключен датчик контроля конденсатора связи ДККС. Фильтр присоединения может дополнительно включать конденсаторы C1, С2, разрядники F1, F2, катушку индуктивности L1.
Фильтр присоединения работает следующим образом.
При протекании через первичную обмотку трансформатора Т1 тока промышленной частоты, обусловленного реактивным сопротивлением конденсатора связи, на ее выводах образуется напряжение, обусловленное ее сопротивлением току промышленной частоты. На дополнительной обмотке, подключенной к датчику контроля конденсатора связи, за счет трансформаторной или автотрансформаторной связи между обмотками, образуется переменное напряжение, которое выпрямляется диодным мостом датчика, и после преобразования в виде сигнала интерфейса «активная токовая петля» подается на выходной разъем датчика контроля конденсатора связи.
Датчик контроля конденсатора связи, подключенный к дополнительной обмотке фильтра присоединения, осуществляет измерение силы тока, протекающего через конденсатор связи, увеличение рабочего тока промышленной частоты, протекающего через конденсатор связи, свидетельствует о начале процесса его разрушения. Подавая токовый сигнал 4-20 мА на контроллер, датчик предупреждает о начале процесса разрушения конденсатора и о необходимости его замены. Подключение датчика к дополнительной обмотке трансформатора фильтра присоединения существенно упрощает систему контроля состояния конденсаторов связи поскольку не требует адаптации к датчику действующих фильтров присоединения на энергообъектах.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «изобретательский уровень».