RU119120U1 - DEVICE FOR VOLTAGE MEASUREMENT IN A HIGH VOLTAGE CIRCUIT WITH REMOTE INFORMATION TRANSMISSION - Google Patents
DEVICE FOR VOLTAGE MEASUREMENT IN A HIGH VOLTAGE CIRCUIT WITH REMOTE INFORMATION TRANSMISSION Download PDFInfo
- Publication number
- RU119120U1 RU119120U1 RU2012115912/28U RU2012115912U RU119120U1 RU 119120 U1 RU119120 U1 RU 119120U1 RU 2012115912/28 U RU2012115912/28 U RU 2012115912/28U RU 2012115912 U RU2012115912 U RU 2012115912U RU 119120 U1 RU119120 U1 RU 119120U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- electric field
- communication
- sensor
- microcontroller
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
1. Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации, содержащее датчик напряжения, источник питания и внешнее устройство, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные микроконтроллер связи, содержащий аналогово-цифровой преобразователь, аппаратура связи и канал связи, посредством которых производится передача на внешнее устройство информации о величине измеряемого напряжения, при этом датчик напряжения подключен к микроконтроллеру связи и выполнен в виде датчика напряженности электрического поля, подключенного к токопроводу, на котором производится измерение с возможностью преобразования напряженности электрического поля в электрический сигнал, параметры которого пропорциональны измеряемой величине, а источник питания, имеющий вторичные цепи, выполнен в виде низковольтного трансформатора тока, включенного в токопровод, на котором производится измерение с возможностью получения постоянного напряжения с использованием трансформации тока, протекающего по токопроводу, причем обмотка низковольтного трансформатора тока параллельно подключена к дополнительно введенному ограничителю перенапряжений и через вторичные цепи к микроконтроллеру связи, при этом микроконтроллер связи соединен посредством аппаратуры связи и канала связи с внешним устройством, причем микроконтроллер связи выполнен с возможностью «бесшовного» интегрирования устройства для измерения напряжения в автоматизированную систему управления, учета и контроля электроэнергии объекта энергетики, а само устройство для измерения напряжения находи 1. A device for measuring voltage in a high-voltage circuit with remote transmission of information, containing a voltage sensor, a power source and an external device, characterized in that it additionally includes a serially connected communication microcontroller containing an analog-to-digital converter, communication equipment and a communication channel, through which is transmitted to an external device of information about the magnitude of the measured voltage, while the voltage sensor is connected to the communication microcontroller and is made in the form of an electric field strength sensor connected to the current lead, on which the measurement is carried out with the possibility of converting the electric field strength into an electric signal, the parameters of which are proportional the measured value, and the power source having secondary circuits is made in the form of a low-voltage current transformer included in the current lead, on which the measurement is made with the possibility of obtaining a constant voltage from the by using the transformation of the current flowing through the conductor, and the winding of the low-voltage current transformer is connected in parallel to the additionally introduced surge suppressor and through the secondary circuits to the communication microcontroller, while the communication microcontroller is connected by means of communication equipment and a communication channel to an external device, and the communication microcontroller is configured to " seamless "integration of the voltage measuring device into the automated control system, metering and control of electricity of the energy facility, and the voltage measuring device itself is
Description
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к цифровым приборам измерения переменного и постоянного напряжения, преимущественно в электроэнергетических сетях 6 (10) кВ и выше.The utility model relates to measuring equipment, in particular to digital devices for measuring AC and DC voltage, mainly in electric power networks of 6 (10) kV and higher.
Наиболее близким техническим решением является устройство, реализующее способ измерения переменного электрического тока и напряжения по патенту РФ №2222021, МПК G01R 15/24, G01R 19/00, 20.01.2004, в котором поляризованный световой сигнал пропускают, по меньшей мере, один раз через датчик, изменяющий поляризацию светового сигнала в зависимости от измеряемой величины, прошедший через датчик световой сигнал делят на пару взаимно ортогональных линейно-поляризованных составляющих. Дополнительно осуществляют деление светового сигнала на вторую пару взаимно ортогональных линейно-поляризованных составляющих, отличающуюся от первой угловой ориентацией или фазовым сдвигом, все составляющие преобразуют в нормированные по интенсивности электрические сигналы I1, I2 и I3, I4 соответственно, а измерительный сигнал М формируют из них с учетом угла ориентации или фазового сдвига между парами. Устройство для измерения переменного электрического тока или напряжения включает оптически связанные датчик, изменяющий поляризацию светового сигнала в зависимости от измеряемой величины, средство ввода в. датчик поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно-поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала для измеряемой величины и определения по нему измеряемой величины.The closest technical solution is a device that implements the method of measuring alternating electric current and voltage according to RF patent No. 2222021, IPC G01R 15/24, G01R 19/00, 01/20/2004, in which a polarized light signal is passed at least once through a sensor that changes the polarization of the light signal depending on the measured value, the light signal transmitted through the sensor is divided into a pair of mutually orthogonal linearly polarized components. Additionally, the light signal is divided into a second pair of mutually orthogonal linearly polarized components, which differs from the first angular orientation or phase shift, all components are converted into intensity-normalized electrical signals I 1 , I 2 and I 3 , I 4, respectively, and the measuring signal M form from them, taking into account the orientation angle or phase shift between the pairs. A device for measuring alternating electric current or voltage includes an optically coupled sensor that changes the polarization of the light signal depending on the measured value, input means c. a polarized light signal sensor, a means of dividing the polarized light signal into mutually orthogonal linearly polarized components, as well as a unit for converting components into intensity-normalized electrical signals and a unit for generating a measuring signal for the measured value and determining the measured value from it.
Известное устройство имеет следующие недостатки:The known device has the following disadvantages:
- низкая надежность измерения из-за сильной зависимости параметров от состояния окружающей среды (прежде всего от температуры), обусловленной необходимостью использования датчика, изменяющего поляризацию светового сигнала в зависимости от измеряемой величины, которым, в случае измерения напряжения, является ячейка Керра, а также высокая стоимость из-за использования эффективных для измерения материалов;- low measurement reliability due to the strong dependence of the parameters on the state of the environment (primarily temperature), due to the need to use a sensor that changes the polarization of the light signal depending on the measured value, which, in the case of voltage measurement, is a Kerr cell, as well as high cost due to the use of materials effective for measuring;
- низкая точность измерений, обусловленная высокой погрешностью измерения из-за использования элементов, осуществляющих деление светового сигнала на пары взаимно ортогональных линейно-поляризованных составляющих, увеличивающих количество этапов преобразований необходимых для измерения;- low measurement accuracy due to the high measurement error due to the use of elements that divide the light signal into pairs of mutually orthogonal linearly polarized components, increasing the number of conversion steps necessary for measurement;
- высокая стоимость и габариты из-за существования гальванической связи между измерительной частью и индикатором (устройством сопряжения с объектом), находящимся под потенциалом низкого напряжения (земли), что обуславливает необходимость размещения устройства на громоздкой и, как правило, дорогой изоляционной конструкции, рассчитанной на класс напряжения сети;- high cost and dimensions due to the existence of a galvanic connection between the measuring part and the indicator (the device for interfacing with the object), which is under the potential of low voltage (earth), which necessitates the placement of the device on a bulky and, as a rule, expensive insulation design, designed for network voltage class;
- невозможность «бесшовной» интеграции устройства в автоматизированную систему управления, учета и контроля на объекте энергетики, в которую входят автоматизированные системы управления в электроэнергетике (АСУЭ), автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии и мощности (АСКУЭ), «интеллектуальные сети» («smart grid») из-за отсутствия соответствующих компонентов и блоков.- the impossibility of “seamless” integration of the device into an automated control system, accounting and control at an energy facility, which includes automated control systems in the electric power industry (ASUE), automated systems for commercial accounting of electricity and capacity (ASKUE), “smart grids” (“smart grid” ») Due to the lack of appropriate components and blocks.
Задача полезной модели - повышение надежности и точности измерений за счет исключения зависимости параметров от состояния окружающей среды, уменьшение габаритов и стоимости устройства, в том числе его монтажа и наладки, а также повышение удобства и гибкости решений по компоновке оборудования при возведении, реконструкции и реновации распределительных устройств (РУ) на электроэнергетических объектах (ЭО).The objective of the utility model is to increase the reliability and accuracy of measurements by eliminating the dependence of parameters on the state of the environment, reducing the dimensions and cost of the device, including its installation and commissioning, as well as increasing the convenience and flexibility of equipment layout decisions during the construction, reconstruction and renovation of distribution devices (RU) at electric power facilities (EA).
Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации, содержащее датчик напряжения, источник питания и внешнее устройство, согласно предлагаемой полезной модели, дополнительно введены последовательно соединенные микроконтроллер связи, содержащий аналогово-цифровой преобразователь, аппаратура связи и канал связи, посредством которых производится передача на внешнее устройство информации о величине измеряемого напряжения, при этом датчик напряжения подключен к микроконтроллеру связи и выполнен в виде датчика напряженности электрического поля, подключенного к токопроводу, на котором производится измерение, с возможностью преобразования напряженности электрического поля в электрический сигнал, параметры которого пропорциональны измеряемой величине, а источник питания, имеющий вторичные цепи, выполнен в виде низковольтного трансформатора тока, включенного в токопровод, на котором производится измерение, с возможностью получения постоянного напряжения с использованием трансформации тока, протекающего по токопроводу, причем обмотка низковольтного трансформатора тока параллельно подключена к дополнительно введенному ограничителю перенапряжений и через вторичные цепи к микроконтроллеру связи, при этом микроконтроллер связи соединен посредством аппаратуры связи и капала связи с внешним устройством, причем микроконтроллер связи выполнен с возможностью «бесшовного» интегрирования устройства для измерения напряжения в автоматизированную систему управления, учета и контроля электроэнергии объекта энергетики, а само устройство для измерения напряжения находится снаружи токопровода под потенциалом высокого напряжения и размещено внутри экранирующего герметичного кожуха в зоне отсутствия магнитных и электрических полей, за исключением датчика напряженности электрического поля, который размещен внутри герметичного кожуха.The technical result is achieved by the fact that in a device for measuring voltage in a high voltage circuit with remote transmission of information containing a voltage sensor, a power source and an external device, according to the proposed utility model, additionally connected in series microcontroller communication, containing an analog-to-digital Converter, communication equipment and communication channel, through which information on the value of the measured voltage is transmitted to an external device, while the sensor is voltage niya is connected to the communication microcontroller and is made in the form of an electric field strength sensor connected to the current path on which the measurement is performed, with the possibility of converting the electric field strength into an electric signal whose parameters are proportional to the measured value, and the power source having secondary circuits is made in the form low-voltage current transformer included in the conductor on which the measurement is made, with the possibility of obtaining a constant voltage using trans formation of the current flowing through the current lead, and the winding of the low voltage current transformer is connected in parallel to the additionally introduced surge protector and through the secondary circuit to the communication microcontroller, while the communication microcontroller is connected via communication equipment and communication drip to an external device, and the communication microcontroller is made with the possibility of "seamless »Integration of a device for measuring voltage into an automated control system, accounting and control of electric energy of an energy facility tics, and the device for measuring voltage is located on the outside of the conductor under the high voltage potential and is placed inside the shielded sealed enclosure in the zone of absence of magnetic and electric fields, with the exception of the electric field strength sensor, which is located inside the sealed enclosure.
При этом датчик напряженности электрического поля выполнен в виде пьезоэлектрического элемента, изменяющего свои электрические характеристики под действием внешнего электрического поля, например, в виде вариконда.In this case, the electric field strength sensor is made in the form of a piezoelectric element that changes its electrical characteristics under the influence of an external electric field, for example, in the form of a varicond.
При этом датчик напряженности электрического поля выполнен в виде полупроводникового устройства изменяющего свои электрические характеристики под действием внешнего электрического поля, например, в виде варистора.In this case, the electric field strength sensor is made in the form of a semiconductor device that changes its electrical characteristics under the influence of an external electric field, for example, in the form of a varistor.
При этом ограничитель перенапряжений выполнен нелинейным без искроразрядников.In this case, the surge suppressor is non-linear without spark discharges.
При этом вторичные цепи содержат резервный питающий конденсатор и/или аккумулятор, а также зарядное устройство аккумулятора.In this case, the secondary circuit contains a backup supply capacitor and / or battery, as well as a battery charger.
При этом канал связи выполнен в виде атмосферной оптической линии связи или волоконно-оптической линии связи или радиоканала.Moreover, the communication channel is made in the form of an atmospheric optical communication line or a fiber-optic communication line or radio channel.
При этом в качестве датчика напряжения использована система датчиков напряженности электрического поля, подключенных к токопроводу, на котором производится измерение, с возможностью преобразования напряженности электрического поля в электрический сигнал, параметры которого пропорциональны измеряемой величине, и расположенных по разные стороны от токопровода.In this case, as a voltage sensor, a system of electric field strength sensors is used, connected to the current path on which the measurement is made, with the possibility of converting the electric field strength into an electric signal, the parameters of which are proportional to the measured value, and located on different sides of the current path.
Таким образом, в предлагаемом устройстве для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации используется датчик напряжения, основным элементом которого является датчик напряженности электрического поля. В качестве примера, таким датчиком может быть пьезоэлектрический датчик (например, вариконд), полупроводниковый датчик (например, варистор) и другие элементы, основным свойством которых является изменение своих электрических параметров (например, электрической емкости или электрического сопротивления) под воздействием внешнего электрического поля.Thus, in the proposed device for measuring voltage in a high voltage circuit with remote transmission of information, a voltage sensor is used, the main element of which is an electric field intensity sensor. As an example, such a sensor can be a piezoelectric sensor (e.g., varicond), a semiconductor sensor (e.g., varistor), and other elements whose main property is a change in their electrical parameters (e.g., electrical capacitance or electrical resistance) under the influence of an external electric field.
Датчик напряженности электрического поля преобразует напряженность электрического поля в окрестностях токопровода Е, пропорциональную фазному напряжению на токопроводе Uф, в электрический сигнал, параметры которого пропорциональны измеряемой величине - фазному напряжению на токоведущих частях ЭУ.The electric field strength sensor converts the electric field strength in the vicinity of the current path E, proportional to the phase voltage on the current path U f , into an electrical signal whose parameters are proportional to the measured value - the phase voltage on the live parts of the EU.
Для уменьшения влияния помех от токопроводов соседних фаз в датчике напряжения устройства может быть использована система датчиков напряженности электрического поля, расположенных в окрестностях токопровода с измеряемым фазным напряжением Uф, по разные стороны от токопровода.To reduce the effect of interference from adjacent phase conductors in the device voltage sensor, a system of electric field strength sensors located in the vicinity of the current lead with a measured phase voltage U f can be used on different sides of the current lead.
Источник питания, имеющий вторичные цепи, выполнен или в виде источника постоянного напряжения, получаемого с использованием трансформации тока, протекающего по токоведущим частям электроэнергетической установки (ЭУ), с помощью подключенного в токопровод низковольтного трансформатора тока (ТТ).The power supply having secondary circuits is either made in the form of a constant voltage source obtained using current transformation flowing through the live parts of an electric power installation (EU) using a low voltage current transformer (CT) connected to the current lead.
Для защиты цепей измерения и источника питания от разрушительных процессов, возникающих при внешних или внутренних перенапряжениях в токоведущих частях в случае использования источника питания на ТТ, параллельно обмотке ТТ устанавливается ограничитель перенапряжений (ОПН), который выполнен нелинейным без искроразрядников.To protect the measuring circuits and the power source from destructive processes that occur during external or internal overvoltages in live parts in the case of using a power source on a CT, a surge suppressor (AR) is installed in parallel with the CT winding, which is non-linear without spark discharges.
Для повышения надежности работы устройства, вторичная цепь содержит резервирующий конденсатор, питающий электронную аппаратуру устройства в случаях кратковременных отсутствий тока от ТТ при возникновении ненормальных и аварийных режимов работы в силовой электрической сети.To increase the reliability of the device, the secondary circuit contains a backup capacitor that supplies the device’s electronic equipment in cases of short-term current loss from the CT in the event of abnormal and emergency operation in the power network.
В качестве блока формирования измерительного сигнала для измеряемой величины и определения по нему измеряемой величины в устройство введен микроконтроллер связи со встроенным аналогово-цифровым преобразователем, обеспечивающим оцифровку аналогового сигнала от датчика напряжения, дополнительную обработку оцифрованного сигнала, и формирование сигналов телеизмерения (ТИ) на внешнее устройство (индикатор или устройство сопряжения с объектом (УСО)), находящимся под потенциалом низкого напряжения (земли). Микроконтроллер связи совместно с аппаратурой связи осуществляет сбор, преобразование, обработку, хранение и передачу полученной информации о величине измеряемого напряжения по каналу связи. Передача сигналов ТИ на внешнее устройство (индикатор или УСО), находящимся под потенциалом земли осуществляется с помощью электромагнитных волн, как радио-, так и оптического диапазона спектра, в последнем случае передача оптического сигнала осуществляется по атмосферному оптическому каналу связи или по волоконно-оптической линии связи.As a unit for generating a measuring signal for the measured value and determining the measured value from it, a communication microcontroller with a built-in analog-to-digital converter is introduced into the device, which provides digitization of the analog signal from the voltage sensor, additional processing of the digitized signal, and the formation of television signals (TI) to an external device (an indicator or a device for interfacing with an object (USO)) that is under the potential of low voltage (earth). The communication microcontroller together with the communication equipment collects, converts, processes, stores and transmits the received information about the value of the measured voltage through the communication channel. The TI signals are transmitted to an external device (indicator or USO) that is under the ground potential by means of electromagnetic waves, both the radio and optical spectral ranges, in the latter case, the optical signal is transmitted via an atmospheric optical communication channel or fiber-optic line communication.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная структурная схема предлагаемого устройства для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a schematic structural diagram of the proposed device for measuring voltage in a high voltage circuit with remote transmission of information.
Цифрами на чертеже обозначены:The numbers in the drawing indicate:
1 - датчик напряженности электрического поля;1 - electric field intensity sensor;
2 - токопровод, на котором производится измерение (токоведущие части электроэнергетической установки - ЭУ);2 - the current lead on which the measurement is made (current-carrying parts of the electric power installation - EU);
3 - датчик напряжения;3 - voltage sensor;
4 - источник питания (источник постоянного напряжения);4 - power source (constant voltage source);
5 - микроконтроллер связи, содержащий аналогово-цифровой преобразователь (блок формирования измерительного сигнала для измеряемой величины и определения по нему измеряемой величины);5 - a communication microcontroller containing an analog-to-digital converter (a unit for generating a measuring signal for the measured value and determining the measured value from it);
6 - низковольтный трансформатор тока (ТТ), подключенный к токопроводу;6 - low voltage current transformer (CT) connected to the current lead;
7 - ограничитель перенапряжений (ОПН), который выполнен нелинейным без искроразрядников;7 - surge suppressor (arrester), which is made non-linear without spark arresters;
8 - вторичные цепи низковольтного трансформатора тока,8 - secondary circuit of a low voltage current transformer,
9 - аппаратура связи;9 - communication equipment;
10 - экранирующий герметичный кожух;10 - shielding tight casing;
11 - канал связи (атмосферная оптическая линия связи или волоконно-оптическая линия связи или радиоканал);11 - communication channel (atmospheric optical communication line or fiber-optic communication line or radio channel);
12 - внешнее устройство (индикатор или УСО автоматизированной системы управления, учета и контроля на объекте энергетики).12 - external device (indicator or USO of an automated control system, accounting and control at an energy facility).
13 - герметичный кожух датчика напряженности электрического поля.13 - sealed casing of the electric field strength sensor.
Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации содержит датчик 3 напряжения, источник 4 питания и внешнее устройство 12.A device for measuring voltage in a high-voltage circuit with remote transmission of information contains a voltage sensor 3, a power source 4, and an external device 12.
Отличием устройства является то, что в него дополнительно введены последовательно соединенные микроконтроллер 5 связи, содержащий аналогово-цифровой преобразователь, аппаратура 9 связи и канал 11 связи, посредством которых производится передача на внешнее устройство 12 информации о величине измеряемого напряжения.The difference between the device is that it is additionally introduced in series-connected microcontroller 5, containing an analog-to-digital converter, communication equipment 9 and communication channel 11, through which information on the value of the measured voltage is transmitted to external device 12.
Основным элементом датчика напряжения является датчик 1 напряженности электрического поля.The main element of the voltage sensor is an electric field intensity sensor 1.
Датчик 1 напряженности электрического поля может быть выполнен в виде пьезоэлектрического элемента, изменяющего свои электрические характеристики под действием внешнего электрического поля, например, в виде вариконда.The sensor 1 of the electric field can be made in the form of a piezoelectric element that changes its electrical characteristics under the action of an external electric field, for example, in the form of a varicond.
Датчик 1 напряженности электрического поля может быть выполнен также в виде полупроводникового устройства изменяющего свои электрические характеристики под действием внешнего электрического поля, например, в виде варистора.The sensor 1 of the electric field can also be made in the form of a semiconductor device that changes its electrical characteristics under the influence of an external electric field, for example, in the form of a varistor.
Датчик 1 напряженности электрического поля подключен к токопроводу 2, на котором производится измерение, и выполнен с возможностью формирования электрического сигнала, интенсивность которого пропорциональна измеряемой величине (Uф).The sensor 1 of the electric field is connected to the current lead 2, on which the measurement is made, and is configured to generate an electric signal, the intensity of which is proportional to the measured value (U f ).
Датчик 3 напряжения подключен к микроконтроллеру 5 связи, и, через включенный в его состав датчик 1 напряженности электрического поля, выполнен с возможностью преобразования напряженности электрического поля в окрестностях токопровода в электрический сигнал, параметры которого пропорциональны измеряемой величине.The voltage sensor 3 is connected to the communication microcontroller 5, and, through the electric field strength sensor 1 included therein, is configured to convert the electric field strength in the vicinity of the current lead into an electrical signal whose parameters are proportional to the measured value.
Источник 4 питания, имеющий вторичные цепи, выполнен в виде низковольтного трансформатора 6 тока (ТТ), включенного в токопровод 2, на котором производится измерение, с возможностью получения постоянного напряжения с использованием трансформации тока, протекающего по токопроводу 2. Для защиты цепей измерения и источника 4 питания от разрушительных процессов, возникающих при внешних или внутренних перенапряжениях в токоведущих частях, обмотка низковольтного трансформатора 6 тока, параллельно подключена к дополнительно введенному ограничителю 7 перенапряжений.The power supply 4 having secondary circuits is made in the form of a low voltage current transformer 6 (CT) included in the current lead 2 on which the measurement is made, with the possibility of obtaining a constant voltage using current transformation through the current lead 2. To protect the measurement circuits and the source 4 power from destructive processes that occur during external or internal overvoltages in live parts, the winding of a low-voltage transformer 6 current, is connected in parallel to an additionally introduced limit Yeh-lii 7 surge.
Ограничитель 7 перенапряжений (ОПН) выполнен нелинейным без искроразрядников. Ограничитель 7 перенапряжений устанавливается параллельно первичной или вторичной обмотке низковольтного трансформатора 6 тока (ТТ). Установка ОПН параллельно первичной обмотке ТТ предусмотрено в случаях применения ТТ с многовитковой первичной обмоткой, установка ОПН параллельно вторичной обмотке - в случаях использования ТТ с одновитковой первичной обмоткой.The surge suppressor 7 (SPD) is non-linear without spark arresters. The surge suppressor 7 is installed parallel to the primary or secondary winding of a low voltage current transformer 6 (CT). Installing an arrester parallel to the primary winding of the CT is provided in cases of using a CT with a multi-turn primary winding, installing an arrester parallel to the secondary winding - in cases of using a CT with a single-turn primary winding.
Обмотка низковольтного трансформатора 6 тока через вторичные цепи 8 подключена к микроконтроллеру 5 связи. Вторичные цепи 8 содержат резервный питающий конденсатор и/или аккумулятор, а также зарядное устройство аккумулятора.The winding of the low voltage current transformer 6 through the secondary circuit 8 is connected to the microcontroller 5 connection. The secondary circuit 8 contains a backup power capacitor and / or battery, as well as a battery charger.
Микроконтроллер 5 связи соединен посредством аппаратуры 9 связи и канала 11 связи с внешним устройством 12 (индикатором или УСО автоматизированной системы управления, учета и контроля на объекте энергетики). Микроконтроллер 5 связи выполнен с возможностью «бесшовного» интегрирования устройства для измерения напряжения в автоматизированную систему управления, учета и контроля электроэнергии объекта энергетики.The communication microcontroller 5 is connected by means of communication equipment 9 and a communication channel 11 with an external device 12 (indicator or USO of an automated control system, accounting and control at an energy facility). The microcontroller 5 communication is made with the possibility of "seamless" integration of a device for measuring voltage in an automated control system, metering and control of electricity in an energy facility.
Канал 11 связи выполнен в виде атмосферной оптической линии связи или волоконно-оптической линии связи или радиоканала.The communication channel 11 is made in the form of an atmospheric optical communication line or a fiber optic communication line or radio channel.
Само устройство для измерения напряжения находится снаружи токопровода 2 под потенциалом высокого напряжения и размещено внутри экранирующего герметичного кожуха 10 в зоне отсутствия магнитных и электрических полей, за исключением датчика 1 напряженности электрического поля, который размещен внутри герметичного кожуха 13.The voltage measuring device itself is located outside the current lead 2 under a high voltage potential and is placed inside the shielded sealed enclosure 10 in the zone of absence of magnetic and electric fields, with the exception of the electric field strength sensor 1, which is located inside the sealed enclosure 13.
В качестве датчика 3 напряжения может быть использована система датчиков 1 напряженности электрического поля (на чертеже условно не показана), подключенных к токопроводу 2, на котором производится измерение, с возможностью преобразования напряженности электрического поля в электрический сигнал, параметры которого пропорциональны измеряемой величине, и расположенных по разные стороны от токопровода 2.As the voltage sensor 3, a system of sensors 1 of the electric field strength (not shown conventionally shown in the drawing) connected to the current lead 2 to be measured can be used, with the possibility of converting the electric field strength into an electrical signal, the parameters of which are proportional to the measured value, and located on opposite sides of the current lead 2.
Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации работает следующим образом.A device for measuring voltage in a high voltage circuit with remote transmission of information works as follows.
При подаче напряжения на токоведущие части ЭУ, в окрестностях токопровода 2 возникает, быстрозатухающее с расстоянием, электрическое поле, напряженностью Е. Известно, что напряженность Е электрического поля в окрестностях токопровода (например, провода воздушной линии электропередачи) пропорциональна напряжению на токопроводе, геометрическим размерам токопровода, а также параметрам самого устройства измерения. Следовательно, при подключении к токопроводу 2 датчика 1 напряженности электрического поля (или системы датчиков 1 напряженности электрического поля 1), изменяющего свои электрические параметры (например, значение емкости или сопротивления) под действием напряженности Е электрического поля, можно производить измерение фазного напряжения на ЭУ.When voltage is applied to the current-carrying parts of the EU, in the vicinity of the current lead 2, an electric field with a fast attenuation with distance arises with a voltage of E. It is known that the electric field strength E in the vicinity of the current lead (for example, overhead power line wire) is proportional to the voltage on the current lead, the geometric dimensions of the current lead , as well as the parameters of the measuring device itself. Therefore, when a sensor 1 of an electric field strength (or a system of sensors 1 of an electric field strength 1) is connected to the current lead 2, which changes its electrical parameters (for example, the value of capacitance or resistance) under the influence of electric field strength E, it is possible to measure the phase voltage at the EU.
Одним из наиболее простых вариантов реализации датчика 1 напряженности электрического поля является вариконд. При размещении в окрестностях, токоведущих частей ЭУ вариконда, диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика, выполняющего роль изолятора в варикондах меняется (с увеличением напряженности электрического поля - диэлектрическая проницаемость растет), что приводит к изменению емкости вариконда. Измеряя емкость вариконда можно рассчитать модуль |Е|, а следовательно и напряжение на токопроводе |Uф|.One of the simplest options for implementing the sensor 1 of the electric field is a varicond. When placing in the vicinity, current-carrying parts of the EI of the varicond, the dielectric constant of the ferroelectric acting as an insulator in the variconds changes (with an increase in the electric field strength, the dielectric constant increases), which leads to a change in the capacitance of the varicond. By measuring the capacitance of the varicond, you can calculate the module | E |, and therefore the voltage across the conductor | U f |
В качестве наиболее простого варианта датчика 3 напряжения может быть использована электронная схема гармонических колебаний (генератор гармонических колебаний), в цепь обратной связи, которой подключается вариконд или несколько варикондов. Изменение емкости варикондов под действием напряженности электрического поля в окрестности токопровода 2 будет приводить к изменению частоты гармонического сигнала, вырабатываемого генератором. Измеряя частоту можно рассчитать значение модуля |E|, и, зная геометрические параметры токопровода и характеристики устройства, определить |Uф|.As the simplest version of the voltage sensor 3, an electronic harmonic oscillation circuit (harmonic oscillation generator) can be used in a feedback circuit that connects a varicond or several variconds. A change in the capacitance of the variconds under the influence of the electric field in the vicinity of the current lead 2 will lead to a change in the frequency of the harmonic signal generated by the generator. By measuring the frequency, you can calculate the value of the module | E |, and, knowing the geometric parameters of the current path and the characteristics of the device, determine | U f |.
Микроконтроллер 5 связи, содержащий аналогово-цифровой преобразователь, оцифровывает сигнал, полученный с датчика 3 напряжения 3, производит дополнительную обработку сигнала от датчика 3 напряжения, и передачу соответствующего цифрового кода на аппаратуру 10 связи.The communication microcontroller 5, containing an analog-to-digital converter, digitizes the signal received from the voltage sensor 3, performs additional signal processing from the voltage sensor 3, and transfers the corresponding digital code to the communication equipment 10.
Аппаратура 9 связи из полученных от микроконтроллера 5 связи цифровых сигналов формирует согласно заложенным протоколам связи информационные сообщения - сигналы телеизмерения (ТИ) - и отсылает их на внешнее устройство 12 (индикатор или УСО автоматизированной системы управления, учета и контроля на объекте энергетики). Помимо беспроводных каналов 11 (и соответственно протоколов) связи, аппаратура 9 связи может передавать информацию по волоконно-оптической линии связи.The communication equipment 9 from the digital signals received from the microcontroller 5 of the communication generates according to the laid communication protocols information messages - telemetry signals (TI) - and sends them to an external device 12 (indicator or USO of an automated control system, accounting and control at the power plant). In addition to wireless communication channels 11 (and, respectively, protocols) of communication, communication equipment 9 can transmit information over a fiber optic communication line.
Питание схем устройства для измерения напряжения осуществляется источником питания, основным элементом которого является или низковольтный трансформатор 6 тока (ТТ), включенный в токопровод 2. Питающее напряжение с обмотки ТТ подается на вторичные цепи 8 (на фильтрующий элемент, который содержит полупроводниковый выпрямитель переменного напряжения, стабилизирующий элемент, а также фильтр низких частот, которые на чертеже условно не показаны).The power of the circuits of the device for measuring voltage is provided by a power source, the main element of which is either a low-voltage current transformer 6 (CT) included in the current lead 2. The supply voltage from the CT winding is supplied to secondary circuits 8 (to a filter element that contains a semiconductor AC voltage rectifier, stabilizing element, as well as a low-pass filter, which are not conventionally shown in the drawing).
Для увеличения надежности работы устройства в случае кратковременных пауз в питании от ТТ, возникающих при прохождении процессов в токопроводе 2, обусловленных короткими замыканиями, вторичные цепи 8 содержит резервирующий конденсатор, питающий электронную аппаратуру устройства в таких режимах работы. Для обеспечения надежности работы устройства в режиме холостого хода или при полном отсутствии тока в токопроводящих частях ЭУ (когда токопровод 2 отключен полностью) вторичные цепи 8 содержат аккумуляторную батарею и зарядное устройство аккумулятора.To increase the reliability of the device in the case of short interruptions in the power supply from the CTs that occur during the passage of processes in the current lead 2 due to short circuits, the secondary circuit 8 contains a backup capacitor that feeds the electronic equipment of the device in such operating modes. To ensure the reliability of the device in idle mode or in the complete absence of current in the conductive parts of the EU (when the current path 2 is completely disconnected), the secondary circuits 8 contain a rechargeable battery and a battery charger.
Устройство для измерения напряжения находится снаружи токопровода 2 под потенциалом высокого напряжения и размещено (за исключением датчика 1 напряженности электрического поля или системы датчиков 1 напряженности электрического поля) внутри экранирующего герметичного кожуха 10 в зоне отсутствия магнитных и электрических полей, что позволяет отстроиться от электромагнитных полей (шумов) и защитить электронную аппаратуру устройства от коммутационных или грозовых перенапряжений. Датчик 1 напряженности электрического поля (или система датчиков 1 напряженности электрического поля) размещен внутри герметичного кожуха 13, обеспечивающего необходимую защиту датчика от неблагоприятных воздействий окружающей среды.A device for measuring voltage is located outside the current lead 2 under a high voltage potential and is located (with the exception of the electric field strength sensor 1 or the electric field intensity sensor system 1) inside a shielded sealed enclosure 10 in the zone of absence of magnetic and electric fields, which allows you to detach from electromagnetic fields ( noise) and protect the electronic equipment of the device from switching or lightning surges. The sensor 1 of the electric field strength (or a system of sensors 1 of the electric field strength) is placed inside the sealed casing 13, which provides the necessary protection of the sensor from adverse environmental influences.
Техническими результатами, обеспечиваемыми при использовании предлагаемой полезной модели, по сравнению с устройством-прототипом, являются:The technical results provided by using the proposed utility model, in comparison with the prototype device, are:
1. Повышение надежности и работоспособности устройства при воздействии коммутационных и атмосферных перенапряжений в токоведущих частях ЭУ, а также помех, наведенных токами короткого замыкания.1. Improving the reliability and availability of the device when exposed to switching and atmospheric overvoltages in the live parts of the EU, as well as interference induced by short-circuit currents.
2. Полное исключение гальванической связи между токоведущими частями ЭУ, находящимся под потенциалом высокого напряжения, и внешним устройством (индикатором или УСО), находящимся под потенциалом низкого напряжения (земли).2. The complete exclusion of galvanic communication between the live parts of the power supply under high voltage potential and an external device (indicator or USO) under the low voltage potential (ground).
3. Повышение удобства и гибкости решений по компоновке устройства на вновь вводимых или реконструируемых РУ ЭУ.3. Improving the convenience and flexibility of decisions on the layout of the device on newly commissioned or reconstructed switchgear.
4. Обеспечение простой и удобной «бесшовной» интеграции устройства в автоматизированную систему управления, учета и контроля на объекте энергетики, в которую входят автоматизированные системы управления в электроэнергетике (АСУЭ), автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии и мощности (АСКУЭ), «интеллектуальные сети» («smart grid»).4. Ensuring a simple and convenient “seamless” integration of the device into an automated control system, accounting and control at an energy facility, which includes automated control systems in the electric power industry (ASUE), automated systems for commercial accounting of electric power and capacity (ASKUE), “smart grids” ("Smart grid").
5. Применение устройства без существенных конструктивных изменений в РУ различных классов напряжения.5. The use of the device without significant structural changes in switchgear of various voltage classes.
6. Уменьшение массогабаритных параметров и стоимости устройства.6. The decrease in weight and size parameters and the cost of the device.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012115912/28U RU119120U1 (en) | 2012-04-19 | 2012-04-19 | DEVICE FOR VOLTAGE MEASUREMENT IN A HIGH VOLTAGE CIRCUIT WITH REMOTE INFORMATION TRANSMISSION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012115912/28U RU119120U1 (en) | 2012-04-19 | 2012-04-19 | DEVICE FOR VOLTAGE MEASUREMENT IN A HIGH VOLTAGE CIRCUIT WITH REMOTE INFORMATION TRANSMISSION |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU119120U1 true RU119120U1 (en) | 2012-08-10 |
Family
ID=46850057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012115912/28U RU119120U1 (en) | 2012-04-19 | 2012-04-19 | DEVICE FOR VOLTAGE MEASUREMENT IN A HIGH VOLTAGE CIRCUIT WITH REMOTE INFORMATION TRANSMISSION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU119120U1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522164C1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Supply source transformer for suspended measuring sensors |
| RU2702914C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-10-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Device for measuring voltage in high-voltage circuit with remote transmission of information |
| RU2714526C1 (en) * | 2019-06-19 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Челэнергоприбор" | Current pulse counter through overvoltage limiter |
| RU196307U1 (en) * | 2019-10-11 | 2020-02-25 | ПАО "Московская объединенная электросетевая компания" (ПАО "МОЭСК") | A stand to demonstrate the dangers of the effects of step voltage on the human body |
| USD915772S1 (en) * | 2019-04-03 | 2021-04-13 | Epoch Company, Ltd. | Case for toy beads |
| RU227199U1 (en) * | 2024-05-03 | 2024-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Автоматика Диагностика Связь" (ООО "АДС") | BATTERYLESS HIGH VOLTAGE INDICATOR |
-
2012
- 2012-04-19 RU RU2012115912/28U patent/RU119120U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522164C1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Supply source transformer for suspended measuring sensors |
| RU2702914C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-10-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Device for measuring voltage in high-voltage circuit with remote transmission of information |
| USD915772S1 (en) * | 2019-04-03 | 2021-04-13 | Epoch Company, Ltd. | Case for toy beads |
| RU2714526C1 (en) * | 2019-06-19 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Челэнергоприбор" | Current pulse counter through overvoltage limiter |
| RU196307U1 (en) * | 2019-10-11 | 2020-02-25 | ПАО "Московская объединенная электросетевая компания" (ПАО "МОЭСК") | A stand to demonstrate the dangers of the effects of step voltage on the human body |
| RU227199U1 (en) * | 2024-05-03 | 2024-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Автоматика Диагностика Связь" (ООО "АДС") | BATTERYLESS HIGH VOLTAGE INDICATOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10627431B2 (en) | Combined in-line DC and AC current sensor for high voltage electric power lines | |
| US9482699B2 (en) | Method and apparatus for monitoring high voltage bushings safely | |
| CA2925370C (en) | A high voltage divider | |
| US20090309754A1 (en) | Wireless current transformer | |
| RU119120U1 (en) | DEVICE FOR VOLTAGE MEASUREMENT IN A HIGH VOLTAGE CIRCUIT WITH REMOTE INFORMATION TRANSMISSION | |
| Schon | High voltage measurement techniques | |
| US11977105B2 (en) | Current and voltage measuring unit | |
| RU121594U1 (en) | DEVICE FOR VOLTAGE MEASUREMENT IN A HIGH VOLTAGE CIRCUIT WITH REMOTE INFORMATION TRANSMISSION | |
| CN109975595A (en) | A kind of leakage current sensor and device of anti-power frequency magnetic field interference | |
| RU2578726C1 (en) | Method of determining phase voltage, surface resistance and leak current for linear suspended insulator of overhead transmission line and device therefor | |
| RU2445637C1 (en) | Optoelectronic device for measuring high-frequency voltage on high-voltage leads | |
| RU2346285C1 (en) | High-voltage optoelectronic device for current measurement | |
| CN105403808B (en) | A kind of localization method and device of DC line earth fault | |
| WO2013098226A1 (en) | Combined transformer for power system | |
| RU2525581C1 (en) | Electronic current and voltage sensor on high potential | |
| RU2482503C1 (en) | Device to measure voltage in high-voltage circuit with remote data transfer | |
| RU2482502C1 (en) | Device to measure current in high-voltage circuit with remote data transfer | |
| RU2702914C1 (en) | Device for measuring voltage in high-voltage circuit with remote transmission of information | |
| RU2408891C2 (en) | Device for measuring alternating current in high-voltage circuit, alternating current measuring method | |
| CN105445521A (en) | Optical voltage transformer | |
| WO2019160437A1 (en) | Combined current and voltage transformer | |
| KR101383700B1 (en) | Wireless sensing apparatus for high-voltage power line | |
| RU182715U1 (en) | COMBINED CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER | |
| RU2807018C1 (en) | High-voltage direct-connection electric energy meter | |
| RU162879U1 (en) | AC METER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130420 |