Способ многоканального непрерывного контроля и прогнозирования сопротивления растеканию тока заземлителей на объекте
METHOD OF MULTICHANNEL CONTINUOUS MONITORING AND PREDICTION OF CURRENT-SPREADING RESISTANCE OF GROUNDING DEVICES OF AN OBJECT

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для измерения сопротивления растеканию тока на объектах, использующих несколько заземлителей.
Известен «Способ и устройство для измерения сопротивления заземлителя» по патенту РФ №2321009, МПК G01R 27/20 (2006.01), опубл. 27.03.08 г., бюл. №9. Способ заключается в измерении сопротивления заземляющего устройства в минимальный отрезок времени, исключающий срабатывание защиты от замыкания на землю от замыкания на землю фазного провода.
Недостатком данного способа является узкая область его применения, обусловленная тем, что в способе-аналоге требуется наличие фазного провода электрической сети напряжением 220 В и цифрового тиристорного измерителя тока замыкания на землю, а также недостаточная периодичность проводимых измерений, по сравнению с изменениями окружающих факторов, влияющих на заземлитель.
Известен «Способ измерения сопротивления заземляющего устройства при электроснабжении по кабельной линии» по патенту РФ №2461012 от 10.09.12 г., бюл. №25, позволяющий проводить оценку соответствия сопротивления заземляющего устройства требованиям ПУЭ без отключения электроустановки. Способ включает измерение с помощью токоизмерительных клещей тока в нулевой жиле кабельной линии и одновременно тока, протекающего через заземляющее устройство.
Недостатком данного способа является узкая область его применения, обусловленная тем, что в способе-аналоге измерение сопротивления заземляющего устройства возможно только в предположении, что в кабельной линии постоянно протекает электрический ток, а также недостаточная периодичность проводимых измерений, по сравнению с изменениями окружающих факторов, влияющих на заземлитель.
Известен способ измерения сопротивления заземляющего устройства по методу амперметра и вольтметра (М. И. Михайлов, С.А. Соколов. Заземляющие устройства в установках электросвязи. - Москва: Связь, 1971 г.)
Недостатком данного способа является необходимость наличия переносного источника измерительного электрического тока (генератора), токового электрода, который нужно забивать в землю, а затем извлекать его из земли, и наличия катушки с соединительными проводами, что делает способ сравнительно сложным и дорогим, а также недостаточная периодичность проводимых измерений, по сравнению с изменениями окружающих факторов, влияющих на заземлитель.
Кроме того, основным недостатком всех известных аналогов является высокая трудоемкость измерения сопротивления растеканию тока, а также отсутствие возможности автоматизированного проведения измерений и обеспечения возможности прогнозирования характера изменения измеряемых значений.
Известен «Способ измерения сопротивления растекания тока» по патенту РФ №2617563, МПК G01R 27/20 (2006.01), опубл. 25.04.17 г., бюл. №12, который наиболее близок к предлагаемому решению и выбран в качестве прототипа.
Способ измерения сопротивления растеканию тока, согласно изобретению, заключается в том, что устанавливают вспомогательный потенциальный электрод, выполненный из материала, обеспечивающий максимальную внешнюю контактную разность потенциалов по отношению к заземлению, определяют внешнюю контактную разность потенциалов с помощью вольтметра с высоким внутренним сопротивлением, соединяют заземление и вспомогательный потенциальный электрод через высокоомное нагрузочное сопротивление и последовательно включенный амперметр, измеряют ток, протекающий через нагрузочное сопротивление. Вычисляют сопротивление растеканию тока, применяя закон Ома для полной цепи. Техническим результатом от использования способа является снижение трудоемкости и затрат на измерения сопротивления растеканию тока.
Недостатком способа-прототипа является отсутствие возможности автоматизированного проведения измерений и обеспечения возможности прогнозирования характера изменения измеряемых значений
Предлагаемый способ базируется на возможности преобразования измеренных значений тока и напряжения в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП), формировании и передачи по локальным вычислительным сетям объектов в устройства регистрации, обработки и хранения пакетов, содержащих данные об условном номере заземлителя, значениях напряжения, тока и времени измерения.
Техническим результатом способа, является контроль всех заземлителей объекта, повышение своевременности получения данных о сопротивлении растеканию тока и снижения вероятности превышения сопротивления растеканию тока по отношению к установленным нормам за счет повышения периодичности измерений, а также обеспечение возможности прогнозирования изменения измеряемых значений.
Технический результат достигается, что в известном способе измерения сопротивления растеканию тока, заключающемся в том, что устанавливают вспомогательные потенциальные электроды по количеству заземлителей на объекте, определяют внешнюю контактную разность потенциалов между заземляющими устройствами и вспомогательными потенциальными электродами, соединяют заземления и вспомогательные потенциальные электроды через высокоомные нагрузочные сопротивления и последовательно включенные амперметры, измеряют ток, протекающий через нагрузочные сопротивления, отличающийся тем, что вводят и запоминают пороговые значения сопротивления растеканию тока, задают требуемую периодичность и очередность измерений сопротивления растеканию тока всех заземлителей объекта, разворачивают локальную вычислительную сеть объекта, преобразуют измеренное значение тока и напряжения в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей, формируют и передают по локальной вычислительной сети объекта в устройство регистрации, обработки и хранения пакет, содержащий данные о условном номере заземлителя, значениях напряжения, тока и времени измерения, на основе полученных данных в устройстве управления вычисляют сопротивление растеканию тока каждого заземлителя и запоминают в электронный журнал контроля сопротивления растеканию тока, сравнивают вычисленные значения сопротивления растеканию тока с пороговым значением, если вычисленные значения сопротивления растеканию тока превышают заданные пороговые значения, то формируют сигнал о превышении порогового значения сопротивления растеканию тока, аппроксимируют данные о сопротивлении растеканию тока каждого заземлителя, прогнозируют значение сопротивления растеканию тока каждого заземлителя на время, достаточное для проведения восстановительных работ, если вычисленные значения сопротивления растеканию тока не превышают заданные пороговые значения, выполняют действия по аппроксимации данных о сопротивлении растеканию тока каждого заземлителя и прогнозированию значений сопротивления растеканию тока каждого заземлителя.
Таким образом, заявленный способ заключается в том, что к управляющей электронно-вычислительной машине (ЭВМ) через локальную вычислительную сеть (ЛВС), подключают специальные устройства, с индивидуальным сетевым адресом, осуществляющие аналого-цифровое преобразование напряжений и токов, характеризующих состояние заземлителей. Формируют пакет с данными и передают полученные цифровые значения. На основе переданных значений вычисляют и запоминают сопротивление растеканию тока (СРТ) каждого заземлителя. Путем сравнения заданного порогового значения СРТ и полученных данных формируют сигнал о невыполнении заданных требований. Аппроксимируют множество ранее полученных значений сопротивления растеканию тока и осуществляют прогнозирование СРТ для каждого заземлителя.
Заявленное техническое решение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - схема, поясняющая способ измерения сопротивления растеканию тока согласно прототипу,
Фиг. 2 - блок-схема алгоритма, реализующего предлагаемый способ.
Заявленный способ реализуется следующим образом.
В управляющую электронно-вычислительную машину (ЭВМ) вводят и запоминают пороговые значения сопротивления растеканию тока (СРТ), задают требуемую периодичность и очередность измерений СРТ всех заземлителей объекта (бл. 7, фиг. 2).
Схема измерения СРТ представлена на фиг. 1.
На некотором расстоянии от каждого измеряемого заземления устанавливают в землю 2 вспомогательные потенциальные электроды 5 из материала, образующего пару по отношению к заземлителю с максимальной разностью потенциалов (бл. 8, фиг. 2). В целом разность потенциалов на зажимах 1', 5' (фиг. 1) зависит от качества земли между двумя электродами (своеобразный электролит: вода и растворимые минералы в различных сочетаниях).
Разворачивают локальную вычислительную сеть объекта (бл. 9, фиг. 2).
Измеряют напряжение между заземлителями и вспомогательными электродами и токи, протекающие через нагрузочные сопротивления (бл. 10, фиг. 2). Напряжение на зажимах 1', 5' (фиг. 1) измеряют вольтметром 4. Параллельно вольтметру на зажимы 1' и 5' подключается последовательно цепь из высокоомного нагрузочного сопротивления Rн и амперметра 3, при помощи которого измеряют ток.
Преобразуют измеренные значение тока и напряжения в цифровую форму с помощью АЦП (бл. 11, фиг. 2).
Затем формируют и передают по локальной вычислительной сети объекта (ЛВС) объекта в устройство регистрации, обработки и хранения пакет, содержащий данные об условном номере заземлителя, значениях напряжения, тока, сопротивлении нагрузки и времени измерения (бл. 12, фиг. 2).
В устройстве управления, с помощью полученных данных, вычисляют СРТ каждого заземлителя 6 Rз по формуле (бл. 13, фиг. 2):
Запоминают значения СРТ в электронный журнал контроля сопротивления растеканию тока (бл. 14, фиг. 2).
Сравнивают СРТ с пороговым значением (бл. 15, фиг. 2).
При превышении пороговых значений и формируют сигнал о превышении порогового значения (бл. 16, фиг. 2).
Далее аппроксимируют данные о сопротивления растеканию тока каждого заземлителя (бл. 17, фиг. 2) и прогнозируют значение сопротивления растеканию тока каждого заземлителя на время, достаточное для проведения восстановительных работ (бл. 18, фиг. 2).
Благодаря использованию аналого-цифровых преобразователей для формирования и передачи по локальным вычислительным сетям объектов в устройства регистрации, обработки и хранения пакетов данных, обеспечивается контроль всех заземлителей объекта, повышение своевременности получения данных о сопротивления растеканию тока и снижения вероятности превышения сопротивления растеканию тока по отношению к установленным нормам, за счет повышения периодичности измерений и обеспечение возможности прогнозирования изменения измеряемых значений, достигается технический результат.