УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ
MEASUREMENT DEVICE OF PARTIAL DISCHARGES

Изобретение относится к области электричества, более конкретно к устройствам для измерения частичных разрядов, позволяющим диагностировать состояние изоляции высоковольтного оборудования.
Основной проблемой при измерении частичных разрядов является наличие помех, снижающих точность диагностики состояния изоляции высоковольтного оборудования.
Известно устройство для измерения частичных разрядов [а.с. SU №1190309, МПК Н01Н 9/50, 1985 г.], включающее датчик частичных разрядов, расположенный внутри электростатического экрана, и электрический кабель, предназначенный для передачи сигнала от датчика частичных разрядов к внешнему измерительному устройству.
Данное устройство позволяет снизить уровень помех за счет экранирования датчика частичных разрядов, но его недостатком является наличие помех, наводимых в электрическом кабеле и, как следствие, во внешнем измерительном устройстве. Кроме того, недостатком устройства является сложность и высокая стоимость измерительного устройства, представляющего собой осциллограф или пиковый вольтметр.
Известно устройство контроля порогового уровня частичных разрядов [патент РФ 2266548, МПК G01R 31/12, 2005 г.], в котором измерительное устройство вместе с датчиком частичных разрядов расположено внутри электростатического экрана и включает пороговое устройство с блоком питания, элемент индикации, подключенный к выходу порогового устройства. Измерительное устройство и элемент индикации имеют единое заземление и ключ, при замкнутом состоянии которого срабатывает элемент индикации, сигнализируя о наличии порогового уровня частичных разрядов.
За счет экранирования датчика и измерительного устройства помехоустойчивость устройства в целом повышается, но все же она остается не на должном уровне, в частности, из-за наведения помех в передающем сигнал кабеле.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения частичных разрядов [патент RU №2262765, МПК Н01Н 9/50, 2005 г.], включающее электростатический экран, внутри которого расположен датчик частичных разрядов, выполненный в виде катушки индуктивности, к потенциальному выводу которой последовательно присоединены аналого-цифровой и оптический преобразователи, снабженные общим блоком питания, также расположенные внутри электростатического экрана, а к выходу оптического преобразователя присоединен оптический кабель, по которому данные поступают к внешнему измерительному устройству. Датчик частичных разрядов, оба преобразователя и общий блок питания имеют единое заземление. В качестве общего блока питания может быть использована батарея элементов, аккумулятор или преобразователь переменного напряжения, индуцируемого в датчике частичных разрядов в постоянное напряжение.
Достоинством устройства является то, что данные о частичных разрядах преобразуются в цифровой вид и передаются по оптическому кабелю, в котором помехи не наводятся, кроме того, аналого-цифровой и оптический преобразователи и общий блок питания преобразователей расположены внутри электростатического экрана.
К недостатку последнего устройства и других рассмотренных выше устройств относится использование пассивного экранирования, которое не обеспечивает в полной мере помехоустойчивости устройства.
Задачей изобретения является повышение помехоустойчивости устройства для измерения частичных разрядов за счет того, что сигнал помехи усиливается, меняет полярность и создает электромагнитное поле, идентичное по форме и противоположное по знаку полю помехи.
Указанная задача решается в том случае, когда устройство для измерения частичных разрядов, содержащее расположенные внутри электростатического экрана и имеющие общее заземление датчик частичных разрядов, выполненный в виде катушки индуктивности, аналого-цифровой и оптический преобразователи, и общий блок питания преобразователей, при этом вход аналого-цифрового преобразователя соединен с потенциальным выводом катушки индуктивности, а его выход соединен с входом оптического преобразователя, к выходу которого присоединен оптический кабель, соединяемый с внешним измерительным устройством, отличается от известного тем, что устройство снабжено сигнальной и подмагничивающей обмотками, расположенными на электростатическом экране и имеющими заземление, общее с перечисленными выше элементами, и усилителем с отрицательным коэффициентом усиления, при этом сигнальная обмотка подключена к входу усилителя, а подмагничивающая обмотка подключена к выходу усилителя.
Кроме того, в отличие от прототипа усилитель может быть подключен к блоку питания преобразователей.
Кроме того, в отличие от прототипа усилитель может иметь отдельный блок питания.
Сущность изобретения заключается в следующем: электромагнитное поле внешних помех наводит в сигнальной обмотке сигнал помехи. Сигнал помехи подается на вход усилителя с отрицательным коэффициентом усиления, к выходу которого подключена подмагничивающая обмотка. Сигнал помехи усиливается и меняет полярность. Усиленный сигнал обратной полярности создает в подмагничивающей обмотке электромагнитное поле, идентичное по форме и противоположное по знаку полю помехи, тем самым исключая влияние помехи на работу устройства.
Таким образом, за счет использования сигнальной обмотки усилителя с отрицательным коэффициентом усиления и подмагничивающей обмотки создается активное экранирование датчика частичных разрядов, обоих преобразователей и общего блока питания, что в сочетании с использованием оптического кабеля позволяет практически полностью исключить влияние помех на работу устройства для измерения частичных разрядов.
Усилитель может иметь отдельный блок питания или может быть подключен к блоку питания преобразователей.
На чертеже схематично показано заявляемое устройство.
Устройство содержит соединенный с шиной высокого напряжения (на чертеже не показана) электростатический экран 1, внутри которого расположены выполненный в виде катушки индуктивности датчик частичных разрядов 2, аналого-цифровой 3 и оптический 4 преобразователи, и общий блок питания 5. В качестве блока питания может быть использована батарея элементов или аккумулятор, или преобразователь переменного напряжения, индуцируемого в датчике частичных разрядов, в постоянное напряжение. Вход аналого-цифрового преобразователя присоединен к потенциальному выводу катушки индуктивности - выходу датчика частичных разрядов. Выход аналого-цифрового преобразователя присоединен к оптическому преобразователю, соединенному через оптический кабель 6 с внешним измерительным устройством (на чертеже не показано). На поверхности электростатического экрана расположены сигнальная 7 и подмагничивающая 8 обмотки, при этом сигнальная обмотка подключена к входу, а подмагничивающая обмотка - к выходу усилителя 9 с отрицательным коэффициентом усиления. В качестве усилителя может использоваться микросхема L2724 фирмы Thomson Microelectronics. Поз.10 показано используемое для создания цепей тока единое заземление для датчика частичных разрядов, обоих преобразователей, сигнальной и подмагничивающей обмоток, блока питания и внешнего измерительного устройства.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Электростатический экран соединяют с шиной высокого напряжения. В рабочем режиме электромагнитное поле внешних помех наводит в сигнальной обмотке 7 ЭДС - сигнал помехи. Сигнал помехи подается на вход усилителя 9 с отрицательным коэффициентом усиления, к выходу которого подключена подмагничивающая обмотка 8. Сигнал помехи усиливается и меняет полярность. Усиленный сигнал обратной полярности создает в подмагничивающей обмотке 8 электромагнитное поле, идентичное по форме и противоположное по знаку полю помехи, тем самым исключая влияние помехи на работу устройства.
При подаче высокого напряжения измеряемый сигнал, из которого исключен сигнал помехи, последовательно проходит через воздушный конденсатор, образованный электростатическим экраном 1 и датчиком частичных разрядов 2, датчик частичных разрядов 2 и заземление 10. Индуцируемое на датчике частичных разрядов 2 напряжение поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 3, в котором преобразуется в цифровой вид и подается на вход оптического преобразователя 4. Оптический преобразователь преобразует цифровой электрический сигнал в оптический сигнал. С выхода оптического преобразователя 4 данные поступают по оптическому кабелю 6 к внешнему измерительному устройству. Для питания аналого-цифрового 3 и оптического 4 преобразователей, а также усилителя 9 используется единый блок питания 5.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить помехоустойчивость устройства для измерения частичных разрядов.