RU89792U1 - DEVICE FOR OPERATIONAL MONITORING OF NON-LINEAR VOLTAGE RESTRICTIONS - Google Patents
DEVICE FOR OPERATIONAL MONITORING OF NON-LINEAR VOLTAGE RESTRICTIONS Download PDFInfo
- Publication number
- RU89792U1 RU89792U1 RU2009131123/22U RU2009131123U RU89792U1 RU 89792 U1 RU89792 U1 RU 89792U1 RU 2009131123/22 U RU2009131123/22 U RU 2009131123/22U RU 2009131123 U RU2009131123 U RU 2009131123U RU 89792 U1 RU89792 U1 RU 89792U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- unit
- microprocessor
- arrester
- module
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для диагностики нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), применяемых в электрических сетях переменного тока станций и подстанций линий электропередачи напряжением 110-750 кВ промышленной частоты 50 Гц для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений. Задача предлагаемого решения - повышение достоверности и оперативности получения результатов мониторинга любого типа ОПН под рабочим напряжением. В отличие от известных устройств мониторинга в предлагаемом устройстве исследуются гармоники активной составляющей тока утечки, вплоть до 19 гармоники. Устройство мониторинга содержит регистрирующий модуль 1, считывающий модуль 2 и модуль обработки данных 3. Существенные изменения внесены в регистрирующий модуль. Регистрирующий модуль 1 включает измерительный шунт 4 в виде резистивного сопротивления порядка 10×10-3 Ом, который установлен в рассечку шины заземления. Через него проходит ток утечки, протекающий через ОПН. С зажимов шунта 4 снимается напряжение, которое пропорционально величине проходящего через ОПН тока утечки. Напряжение усиливается в усилителе 7, в преобразователе 8 преобразуется из аналогового сигнала в цифровой (А-Ц) и передается в микропроцессор 9 с частотой 25 кГц с интервалом между точками 40 мкс. Блоки 7 и 8 последовательно соединены между выходом резистивного сопротивления и первым входом микропроцессора. Регистрирующий модуль дополнен блоком разделения 10 тока утечки на активную и емкостную составляющие, а также блоком регистрации импульсных токов 11. Блоки 10 и 11 соединены с соответствующими входами и выходами микропроцессора 9. Блок разделения 10 раскладывают ток утечки ОПН с помощью ДПФ на спектр гармоник: 1, 2, 3 4, 5, 6 до 19, используя при этом COS и SIN разложения; определяет спектральный анализ 1, 3, 5, 7, 9, 11 и до 19 гармоники включительно, для активной составляющей тока нелинейных варистров определяет амплитудные и действующие значения гармоник активного и емкостного тока, протекающего через ОПН, а также определяет соотношение активного тока к полному току утечки. В результате в микропроцессор 9 передаются следующие данные из блока разделения 10: действующее и амплитудное значение полного тока утечки; действующее и амплитудное значение емкостной составляющей тока утечки; действующее и амплитудное значение активной составляющей тока утечки; отношение действующих значений. При превышении допустимой величины отношения действующих значений или амплитудного значения активной составляющей в показаниях тока сведения об этом записываются в карту памяти блок формирования сигнала опасности 14. При появлении такой информации микропроцессор 9 передает ее в считывающее устройство 2. Если температура изменилась более чем на 10°С, то проводится калибровка шунта 4. Разделительный модуль 10 проводит измерение действующего значения тока, сравнивает значение полученного тока с эталонной величиной, хранящейся в блоке 13, и при необходимости изменяет коэффициенты усиления усилителя калибровки блока 15. The utility model relates to electrical engineering, namely to devices for the diagnosis of nonlinear surge arresters (surge arresters) used in electrical networks of alternating current of stations and substations of power lines with voltage of 110-750 kV industrial frequency of 50 Hz to protect electrical equipment from surge surges. The objective of the proposed solution is to increase the reliability and efficiency of obtaining the monitoring results of any type of arrester under operating voltage. In contrast to the known monitoring devices, the proposed device examines the harmonics of the active component of the leakage current, up to 19 harmonics. The monitoring device comprises a recording module 1, a reading module 2 and a data processing module 3. Significant changes have been made to the recording module. The recording module 1 includes a measuring shunt 4 in the form of a resistive resistance of the order of 10 × 10 -3 Ohms, which is installed in the cut of the ground bus. A leakage current flows through it through the arrester. The voltage is removed from the terminals of the shunt 4, which is proportional to the value of the leakage current passing through the arrester. The voltage is amplified in the amplifier 7, in the converter 8 is converted from an analog signal to digital (A-C) and transmitted to the microprocessor 9 with a frequency of 25 kHz with an interval between the points of 40 μs. Blocks 7 and 8 are connected in series between the output of the resistive resistance and the first input of the microprocessor. The recording module is supplemented by a unit for dividing the leakage current 10 into active and capacitive components, as well as a unit for recording pulse currents 11. Blocks 10 and 11 are connected to the corresponding inputs and outputs of the microprocessor 9. The separation unit 10 decompose the leakage current of the arrester using an DFT into the harmonic spectrum: 1 , 2, 3 4, 5, 6 to 19, using COS and SIN decompositions; determines the spectral analysis of 1, 3, 5, 7, 9, 11 and up to 19 harmonics, inclusive, for the active component of the current of nonlinear varistors, determines the amplitude and effective harmonics of the active and capacitive current flowing through the arrester, and also determines the ratio of the active current to the total current leaks. As a result, the following data from the separation unit 10 is transmitted to the microprocessor 9: the effective and amplitude values of the total leakage current; effective and amplitude values of the capacitive component of the leakage current; effective and amplitude values of the active component of the leakage current; ratio of effective values. If the permissible value of the ratio of the effective values or the amplitude of the active component in the current readings is exceeded, information about this is written to the memory card of the hazard signal generation unit 14. When this information appears, the microprocessor 9 transfers it to the reader 2. If the temperature has changed by more than 10 ° С , then the shunt 4 is calibrated. The separation module 10 measures the current value of the current, compares the value of the received current with the reference value stored in block 13, and p and the need to change the gain calibration block 15 of the amplifier coefficients.
Description
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для диагностики нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), применяемых в электрических сетях переменного тока станций и подстанций линий электропередачи напряжением 110-750 кВ промышленной частоты 50 Гц для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений.The utility model relates to electrical engineering, namely to devices for the diagnosis of nonlinear surge arresters (surge arresters) used in electrical networks of alternating current of stations and substations of power lines with voltage of 110-750 kV industrial frequency of 50 Hz to protect electrical equipment from surge surges.
Стандартные ограничители перенапряжений представляют собой конструкции, содержащие последовательно соединенные оксидно-цинковые варисторы в виде одной или нескольких цилиндрических колонок, которые заключены в герметизированный изоляционный корпус - фарфоровый или полимерный. Полимерный изоляционный корпус представляет собой покрышку из стеклопластикового цилиндра с ребристой внешней оболочкой из кремнийорганической или силиконовой резины. Внутреннее пространство между колонками варисторов заполнено изоляционным материалом, твердым (например, песком, низкомолекулярным силиконовым каучуком, силиконовой резиной) или газообразным (например, азотом). Изоляционный корпус армирован фланцами, к верхнему фланцу крепятся токоведущие провода, а к нижнему - заземляющая шина.Standard surge arresters are structures containing series-connected oxide-zinc varistors in the form of one or more cylindrical columns, which are enclosed in a sealed insulating casing - porcelain or polymer. The polymer insulating casing is a tire made of a fiberglass cylinder with a ribbed outer shell made of organosilicon or silicone rubber. The interior space between the varistor columns is filled with insulating material, solid (e.g. sand, low molecular weight silicone rubber, silicone rubber) or gaseous (e.g. nitrogen). The insulating casing is reinforced with flanges, current-carrying wires are attached to the upper flange, and the grounding bus to the lower one.
В нормальном эксплуатационном режиме при воздействии фазного рабочего напряжения через изоляционную покрышку, по ее внутренней и наружной поверхности, а также через колонки нелинейных варисторов протекает ток утечки, причем последний составляет большую часть. Ток через колонки, в основном, имеет емкостной характер и составляет от долей до единиц мА, он также содержит активную компоненту - десятки µА, составляющую 8-15% от величины полного тока утечки. Такие значения тока утечки не могут привести к значительному повышению температуры ОПН и стать причиной ухудшения его состояния.In normal operating mode, when a phase operating voltage is applied, a leakage current flows through the insulating cover, on its inner and outer surfaces, and also through the columns of non-linear varistors, the latter being the largest part. The current through the columns is mainly capacitive in nature and ranges from fractions to units of mA, it also contains the active component - tens of µA, representing 8-15% of the total leakage current. Such leakage currents cannot lead to a significant increase in the arrester temperature and cause its condition to deteriorate.
ОПН рассчитаны на длительный срок службы, и в процессе эксплуатации могут подвергаться различным воздействиям, например, длительным квазистационарным и феррорезонансным перенапряжениям. Это может стать причиной постепенного увеличения активной составляющей тока и увеличения мощности потерь в оксидно-цинковых варисторах, что может привести к тепловому пробою и разрушению ОПН. Однако в случае кратковременного роста активной составляющей тока не происходит нарушения эксплуатационных характеристик ОПН, например, при увлажнении и загрязнении внешней изоляции, при повышении температуры окружающего воздуха.The arrester is designed for a long service life, and during operation can be subjected to various influences, for example, prolonged quasi-stationary and ferroresonant overvoltages. This can cause a gradual increase in the active component of the current and an increase in the power loss in zinc oxide varistors, which can lead to thermal breakdown and destruction of the arrester. However, in the case of a short-term increase in the active component of the current, there is no violation of the operational characteristics of the arrester, for example, when moistening and contamination of the external insulation, with an increase in ambient temperature.
Как показали исследования, достоверным признаком преждевременного старения ОПН и возможных сбоев в его работе являются возрастанием амплитуд нечетных гармоник активной составляющей тока утечки.As studies have shown, a reliable sign of premature aging of the arrester and possible failures in its operation are an increase in the amplitudes of the odd harmonics of the active component of the leakage current.
Нелинейная вольтамперная характеристика ОПН генерируется нелинейными варистороми, поэтому высшие нечетные гармоники присутствуют только в активной составляющей тока утечки ОПН. Для определения активной составляющей тока утечки необходимо разложить с помощью Дискретного Преобразования Фурье (ДПФ) ток утечки ОПН по гармоникам, четным и нечетным, до 19 порядка. Полученные коэффициенты COS составляющей будут определять емкостную составляющую тока, а коэффициенты SIN составляющей - активную составляющую тока. Первая гармоника в SIN составляющей в нормальном режиме работы ОПН будет иметь наибольшее значение. Наличие в COS составляющей нечетных гармоник со значением амплитуды не менее 0,05% от первой гармоники свидетельствует о том, что в фазном напряжении присутствуют гармоники, которые необходимо учесть. Используя известные методики вычислений, можно определить номер последней значащей нечетной гармоники и амплитуды гармоник. Такая методика позволяет определить активную составляющую тока утечки ОПН, а также учесть наличие высших гармоник в фазном напряжении.The non-linear current-voltage characteristic of the arrester is generated by nonlinear varistoromy, therefore, higher odd harmonics are present only in the active component of the arrester leakage current. To determine the active component of the leakage current, it is necessary to decompose using Discrete Fourier Transform (DFT) the leakage current of the arrester in harmonics, even and odd, up to 19 orders of magnitude. The obtained coefficients of the COS component will determine the capacitive component of the current, and the coefficients of the SIN component will determine the active component of the current. The first harmonic in the SIN component during normal operation of the arrester will be of greatest importance. The presence in the COS component of odd harmonics with an amplitude value of at least 0.05% of the first harmonic indicates that there are harmonics in the phase voltage that must be taken into account. Using well-known calculation methods, it is possible to determine the number of the last significant odd harmonic and harmonic amplitude. This technique allows you to determine the active component of the leakage current of the arrester, as well as to take into account the presence of higher harmonics in the phase voltage.
Таким образом, при мониторинге ОПН стоит задача выявления устойчивой тенденции к повышению активной составляющей тока утечки, а также контроль амплитуд высших гармоник этого тока. Как показали исследования, именно эти показатели являются достоверным признаком преждевременного старения ОПН и возможных сбоев в его работе.Thus, when monitoring an arrester, the task is to identify a stable tendency to increase the active component of the leakage current, as well as to control the amplitudes of the higher harmonics of this current. As studies have shown, it is these indicators that are a reliable sign of premature aging of acute renal failure and possible failures in its operation.
Известные методики диагностики ОПН заключаются в измерении токов утечки под фазным напряжением сети без отключения аппарата от сети и сравнение его с допустимыми значениями. Самым распространенным методом измерения тока утечки является схема с использованием миллиамперметра переменного тока.Known methods for the diagnosis of arrester are to measure leakage currents under the phase voltage of the network without disconnecting the device from the network and comparing it with acceptable values. The most common method for measuring leakage current is a circuit using an alternating current milliammeter.
Более совершенным является измерительное устройство для контроля тока проводимости ОПН типа УКТ-02 (УКТ-03)» производства СибНИИЭ (Измерительное устройство для контроля тока проводимости типа УКТ-02. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Сибэнерготест, Новосибирск, 2002). Прибор содержит датчик тока в виде трансформатора тока, встроенного в шину заземления ОПН, измерительный модуль и модуль индикации. Измерительный модуль позволяет измерять действующие значения первой (50 Гц) и третьей (150 Гц) гармонических составляющих тока утечки ОПН. Сигнал с измерительного модуля поступает на дисплей модуля индикации, который показывает действующие значения полного тока ОПН и выделенной фильтром первой и третьей гармоники этого тока, а также позволяет определить максимальную амплитуду полного тока утечки.More perfect is a measuring device for monitoring the conductivity current of an arrester of type UKT-02 (UKT-03) ”manufactured by SibNIIE (Measuring device for monitoring the conductivity current of type UKT-02. Technical description and instruction manual. Sibenergotest, Novosibirsk, 2002). The device contains a current sensor in the form of a current transformer built into the grounding bus of the arrester, a measuring module and an indication module. The measuring module allows you to measure the effective values of the first (50 Hz) and third (150 Hz) harmonic components of the arrester leakage current. The signal from the measuring module is fed to the display of the display module, which shows the effective values of the total arrester of the arrester and the first and third harmonics of the current selected by the filter, and also allows you to determine the maximum amplitude of the total leakage current.
Выше перечисленные устройства обладают рядом недостатков. Проведенные исследования и опыт эксплуатации показали, что измерения полного тока утечки ОПН не выявляют на ранних этапах ухудшение характеристик ОПН. Так, в статье «О диагностике аппаратов защиты электрооборудования от грозовых и внутренних перенапряжений. Данилин А.Н. Изв. РАН. Энергетика. 2001, №1, с.84-92, 5 ил., 1 табл. Библ.2.» показано, что увеличение полного тока утечки ОПН на 20% приводит к 5-кратному росту активной составляющей тока. Измерение третьей гармоники с помощью системы УКТ-03 может иметь значительную ошибку при существовании в фазном напряжении высшей третьей гармоники (IЕС 60099-5: Surge arresters Part 5: Selection and application recommendations, 1999). Как в первом, так и во втором случае для проведения измерений требуется нахождение оператора у ОПН для подключения измерительных приборов, что не всегда является безопасным и технически возможным.The above devices have several disadvantages. The studies and operating experience have shown that measurements of the total leakage current of the arrester do not reveal at the early stages a deterioration in the characteristics of the arrester. So, in the article “On the diagnosis of electrical equipment for protection against lightning and internal overvoltages. Danilin A.N. Izv. RAS. Energy 2001, No. 1, pp. 84-92, 5 ill., 1 tab. Bibl.2. ”It is shown that an increase in the total leakage current of the arrester by 20% leads to a 5-fold increase in the active component of the current. Measurement of the third harmonic using the UKT-03 system can have a significant error if a higher third harmonic exists in the phase voltage (IEC 60099-5: Surge arresters Part 5: Selection and application recommendations, 1999). Both in the first and in the second case, measurements require the presence of an operator at the arrester to connect measuring instruments, which is not always safe and technically possible.
В мировой практике для диагностики ОПН используются устройства, основанные на измерении полного тока утечки, а также устройства, основанные на измерении третьей гармоники тока с компенсацией емкостной составляющей, например, система мониторинга EXCOUNT-II, производство фирмы ABB (1HSA 801 080-15ru EXCOUNT-II Инструкция по эксплуатации). Указанная система мониторинга защищена патентом США №2004/0066598 - прототип.In world practice, devices based on measuring the total leakage current, as well as devices based on measuring the third harmonic of the current with compensation of the capacitive component, for example, the EXCOUNT-II monitoring system manufactured by ABB (1HSA 801 080-15ru EXCOUNT- II Instruction manual). The specified monitoring system is protected by US patent No. 2004/0066598 - prototype.
Система мониторинга прототипа содержит датчик тока (сенсор), считывающее устройство (трансивер) и устройство обработки данных (фиг.1 патента). Датчик тока (сенсор) включен в линию заземления, которая одним концом присоединена к ОПН, а другим связана с землей. В схеме использован датчик тока индуктивного типа, который представляет собой 2 катушки, расположенные вокруг линии заземления (фиг.4 патента). Одна катушка соединена с блоком измерения полного тока утечки, другая катушка соединена с блоком регистрации амплитуд импульсов токов. К линии заземления дополнительно подключен датчик поля, который измеряет электрическое поле, созданное фазными проводами, подключенными к ОПН. Между линией заземления и датчиком поля включен датчик для измерения тока между ними. В сенсоре также имеется устройство памяти для записи показаний всех датчиков, а также времени измерения и температуры окружающей среды.The prototype monitoring system comprises a current sensor (sensor), a reading device (transceiver) and a data processing device (Fig. 1 of the patent). A current sensor (sensor) is connected to the ground line, which is connected to the arrester at one end and connected to ground with the other. The circuit uses an inductive type current sensor, which is 2 coils located around the ground line (Fig. 4 of the patent). One coil is connected to a unit for measuring the total leakage current, the other coil is connected to a unit for recording the amplitudes of current pulses. A field sensor is additionally connected to the ground line, which measures the electric field created by the phase wires connected to the arrester. Between the ground line and the field sensor, a sensor is included to measure the current between them. The sensor also has a memory device for recording the readings of all sensors, as well as the measurement time and ambient temperature.
Информация от сенсора передается на трансивер с помощью радиосвязи на частоте 868, 35 Гц посредством обычных приемо-передающих устройств с помощью оператора. При этом оператор с трансивером должен находиться на расстоянии не более 60 м от диагностируемого ОПН. Оператор должен перенести трансивер в помещение, где находится устройство обработки данных. Данные с трансивера поступают по беспроводному каналу или кабелю на устройство обработки данных, в качестве которого может быть использован персональный компьютер. Система предназначена для поочередного контроля сразу нескольких ОПН, находящихся в зоне действия трансивера.Information from the sensor is transmitted to the transceiver using radio communications at a frequency of 868, 35 Hz using conventional transceivers using an operator. In this case, the operator with the transceiver should be located at a distance of not more than 60 m from the diagnosed arrester. The operator must transfer the transceiver to the room where the data processing device is located. Data from the transceiver is transmitted via a wireless channel or cable to a data processing device, which can be used as a personal computer. The system is designed for sequential monitoring of several arresters located in the transceiver coverage area at once.
Описанная в патенте система построена на принципе контроля тока утечки и тока поля и может применяться только с ОПН этой фирмы. Для проведения измерений системой требуется использование оператора, что приводит к не оперативности проведения диагностики ОПН. Кроме того, датчик, измеряющий ток поля, подвержен значительным влияниям наведенных электрических полей, что снижает достоверность его показаний.The system described in the patent is based on the principle of monitoring the leakage current and field current and can be used only with the arrester of this company. To carry out measurements by the system, the use of an operator is required, which leads to inoperability of diagnosing an arrester. In addition, the sensor that measures the field current is subject to significant effects of induced electric fields, which reduces the reliability of its readings.
Задача предлагаемого решения - повышение достоверности и оперативности получения результатов мониторинга любого типа ОПН под рабочим напряжением.The objective of the proposed solution is to increase the reliability and efficiency of obtaining the monitoring results of any type of arrester under operating voltage.
Для решения поставленной задачи в устройство оперативного мониторинга нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), содержащее регистрирующий модуль, встроенный в шину заземления ОПН и содержащий усилитель с преобразователем сигнала из аналогового в цифровой (А-Ц), блок памяти, датчик температуры и микропроцессор, считывающий модуль, содержащий микропроцессор, а также модуль обработки данных на основе персонального компьютера, внесены существенные изменения в регистрирующий модуль Измерительный шунт регистрирующего модуля выполнен в виде резистивного сопротивления, регистрирующий модуль дополнен блоком регистрации импульсных токов, блоком разделения тока на активную и емкостную составляющие, блоком хранения допустимых величин, блоком калибровки а также блоком формирования сигнала опасности. При этом резистивное сопротивление включено в шину заземления ОПН, его вход через последовательно соединенный блок калибратора соединен с первым выходом микропроцессора, а выход - через последовательно включенные усилитель и преобразователь А-Ц с первым входом микропроцессора. Второй вход микропроцессора соединен с блоком разделения тока на составляющие, третий вход - с блоком регистрации импульсных токов, четвертый - с датчиком температуры, пятый - с блоком памяти, шестой - с блоком формирования сигнала опасности, седьмой - с выходом приемопередающего модуля. Второй выход микропроцессора подключен ко второму входу усилителя 7, третий и последующие выходы микропроцессора подключены соответственно ко входам блока разделения тока на составляющие, блока памяти, блока формирования сигнала опасности, с входом приемопередающего модуля.To solve this problem, a device for operational monitoring of nonlinear surge arresters (surge arrester), which contains a recording module built into the ground bus of the arrester and contains an amplifier with a signal converter from analog to digital (A-C), a memory unit, a temperature sensor and a microprocessor reading module containing a microprocessor, as well as a data processing module based on a personal computer, significant changes have been made to the recording module The measuring shunt of the recording module has been completed a resistive impedance, the registering unit is supplemented recording unit pulsed currents, current separation unit for resistive and capacitive components, the permissible storage unit quantities, the calibration unit and the hazard signal forming unit. In this case, the resistive resistance is included in the grounding bus of the arrester, its input through a series-connected calibrator unit is connected to the first output of the microprocessor, and the output is through a series-connected amplifier and converter A-C with the first input of the microprocessor. The second input of the microprocessor is connected to a unit for dividing the current into components, the third input is connected to a pulsed current recording unit, the fourth is connected to a temperature sensor, the fifth to a memory unit, the sixth to a hazard signal generation unit, and the seventh to the output of a transceiver module. The second output of the microprocessor is connected to the second input of the amplifier 7, the third and subsequent outputs of the microprocessor are connected respectively to the inputs of the unit for dividing the current into components, a memory unit, a hazard signal generating unit, with the input of the transceiver module.
Кроме того, блок регистрации импульсных токов выполнен на основе датчика Холла, а регистрирующий и считывающий блоки соединены между собой через беспроводную передачу ZigBee. Такая же связь осуществляется между считывающим модулем и модулем обработки. Возможно соединение считывающего модуля с модулем обработки данных посредством кабеля.In addition, the pulse current detection unit is based on a Hall sensor, and the recording and reading units are interconnected via a ZigBee wireless transmission. The same communication takes place between the reading module and the processing module. It is possible to connect the reading module to the data processing module via cable.
Благодаря определению активной составляющей тока проводимости ОПН и ее гармоник удалось повысить эффективность диагностики ограничителей перенапряжений за счет оперативного получения более достоверной информации.Thanks to the determination of the active component of the conduction current of the arrester and its harmonics, it was possible to increase the diagnostics efficiency of surge arresters by promptly obtaining more reliable information.
Устройство мониторинга поясняется чертежами, где изображены:The monitoring device is illustrated by drawings, which depict:
Фиг.1 - схема устройства;Figure 1 - diagram of the device;
Фиг.2 - блок-схема регистрирующего модуля;Figure 2 is a block diagram of a recording module;
Фиг.3 - блок-схема считывающего модуля.Figure 3 is a block diagram of a reading module.
Устройство мониторинга содержит регистрирующий модуль 1, считывающий модуль 2 и модуль обработки данных 3.The monitoring device comprises a recording module 1, a reading module 2, and a data processing module 3.
Регистрирующий модуль 1 включает измерительный шунт 4, который последовательно подсоединен к заземляющему выводу 5 ОПН 6 (установлен в рассечку шины заземления). Шунт 4 представляет собой резистивное сопротивление порядка 10×10-3 Ом. Через него проходит ток утечки, протекающий через ОПН. С зажимов шунта 4 снимается напряжение, которое при известности сопротивления шунта пропорционально величине проходящего через ОПН тока утечки. Напряжение усиливается в усилителе 7, в преобразователе 8 преобразуется из аналогового сигнала в цифровой (А-Ц) и передается в микропроцессор 9 с частотой 25 кГц с интервалом между точками 40 мкс. Блоки 7 и 8 последовательно соединены между выходом резистивного сопротивления и первым входом микропроцессора. Все данные записываются в оперативной памяти микропроцессора 9.The recording module 1 includes a measuring shunt 4, which is connected in series to the grounding terminal 5 of the arrester 6 (installed in the cut of the grounding bus). Shunt 4 is a resistor of the order of 10 × 10 -3 Ohms. A leakage current flows through it through the arrester. The voltage is removed from the terminals of the shunt 4, which, when the resistance of the shunt is known, is proportional to the value of the leakage current passing through the arrester. The voltage is amplified in the amplifier 7, in the converter 8 is converted from an analog signal to digital (A-C) and transmitted to the microprocessor 9 with a frequency of 25 kHz with an interval between the points of 40 μs. Blocks 7 and 8 are connected in series between the output of the resistive resistance and the first input of the microprocessor. All data is recorded in the RAM of the microprocessor 9.
Регистрирующий модуль дополнен блоком разделения 10 тока утечки на активную и емкостную составляющие, а также блоком регистрации импульсных токов 11 Последний представляет собой датчик Холла. Блоки 10 и 11 соединены с соответствующими входами и выходами микропроцессора 9.The recording module is supplemented by a unit for separating 10 leakage currents into active and capacitive components, as well as a unit for recording pulse currents 11. The latter is a Hall sensor. Blocks 10 and 11 are connected to the corresponding inputs and outputs of the microprocessor 9.
Блок разделения 10 раскладывают ток утечки ОПН с помощью ДПФ на спектр гармоник: 1, 2, 3 4, 5, 6 до 19, используя при этом COS и SIN разложения; определяет спектральный анализ 1, 3, 5, 7, 9, 11 и до 19 гармоники включительно, для активной составляющей тока нелинейных варистров определяет амплитудные и действующие значения гармоник активного и емкостного тока, протекающего через ОПН, а также определяет соотношение активного тока к полному току утечки.The separation unit 10 decompose the leakage current of the arrester using an DFT on the harmonic spectrum: 1, 2, 3 4, 5, 6 to 19, using COS and SIN decomposition; determines the spectral analysis of 1, 3, 5, 7, 9, 11 and up to 19 harmonics, inclusive, for the active component of the current of nonlinear varistors, determines the amplitude and effective harmonics of the active and capacitive current flowing through the arrester, and also determines the ratio of the active current to the total current leaks.
В результате в микропроцессор 9 передаются следующие данные из блока разделения 10: действующее и амплитудное значение полного тока утечки; действующее и амплитудное значение емкостной составляющей тока утечки; действующее и амплитудное значение активной составляющей тока утечки; отношение действующих значений.As a result, the following data from the separation unit 10 is transmitted to the microprocessor 9: the effective and amplitude values of the total leakage current; effective and amplitude values of the capacitive component of the leakage current; effective and amplitude values of the active component of the leakage current; ratio of effective values.
Кроме того, в микропроцессоре 9 отношения действующих значений активной составляющей к полному току утечки приводятся к нормальной температуре (20°С) и сравниваются с допустимыми значениями. Данные о температуре поступают от датчика температуры 12. Допустимые значения хранятся в блоке хранения допустимых величин 13, который является энергонезависимым. В этом блоке также хранятся идентификационные номера считывающих устройств.In addition, in the microprocessor 9, the ratios of the effective values of the active component to the total leakage current are brought to normal temperature (20 ° C) and compared with acceptable values. The temperature data is received from the temperature sensor 12. Valid values are stored in the storage unit for permissible values 13, which is non-volatile. This unit also stores the identification numbers of readers.
При превышении допустимой величины отношения действующих значений или амплитудного значения активной составляющей в показаниях тока сведения об этом записываются в карту памяти блок формирования сигнала опасности 14. При появлении такой информации микропроцессор 9 передает ее в считывающее устройство 2. Если температура изменилась более чем на 10°С, то проводится калибровка шунта 4. Блок калибровки 15 через выходной усилитель калибратора генерирует синусоидальный ток на шунте 4 с частотой 124 Гц эталонный величины. Разделительный модуль 10 проводит измерение действующего значения тока на частоте 124 с помощью алгоритма ДПФ, сравнивает значение полученного тока с эталонной величиной, хранящейся в блоке 13, и при необходимости изменяет коэффициенты усиления усилителя калибровки блока 15. Также калибровка может быть осуществлена по запросу оператора.If the permissible value of the ratio of the effective values or the amplitude of the active component in the current readings is exceeded, information about this is written to the memory card of the hazard signal generation unit 14. When this information appears, the microprocessor 9 transfers it to the reader 2. If the temperature has changed by more than 10 ° С , then shunt 4 is calibrated. Calibration unit 15, through the calibrator output amplifier, generates a sinusoidal current at shunt 4 with a frequency of 124 Hz reference value. The separation module 10 measures the current value of the current at a frequency of 124 using the DFT algorithm, compares the value of the received current with the reference value stored in block 13, and, if necessary, changes the amplification factors of the calibration amplifier of block 15. Also, calibration can be carried out at the request of the operator.
Для уменьшения энергопотребления электропитанием устройств считывающего модуля управляет менеджер электропитания. Он осуществляет включение и выключение в спящий режим микропроцессора 9 и приемопередающего радиомодуля ZigBee 16.To reduce power consumption, the power supply to the readers of the reader module is controlled by the power manager. It enables and disables hibernation of the microprocessor 9 and the transceiver radio module ZigBee 16.
Полученные данные передаются от регистрирующего модуля 1 к считывающему модулю 2 при превышении допустимой величины отношения действующего значения активной составляющей тока к полному току утечки или амплитудного значения активной составляющей тока утечки, а также при запросе считывающего модуля. Они передаются с помощью приемо-передающего радиомодуля ZigBee 16.The obtained data is transmitted from the recording module 1 to the reading module 2 when the permissible value of the ratio of the effective value of the active component of the current to the total leakage current or the amplitude value of the active component of the leakage current is exceeded, as well as upon request of the reading module. They are transmitted using the ZigBee 16 radio transceiver.
Использование беспроводной передачи данных ZigBee позволяет дистанционно и автоматически производить передачу данных на расстоянии до 1000 м. Достоинством технологии ZigBee является ее устойчивость.Using ZigBee wireless data transmission allows you to remotely and automatically transmit data at a distance of up to 1000 m. The advantage of ZigBee technology is its stability.
Регистрирующий модуль 2 содержит микропроцессор 17, который осуществляет хранение данных в оперативной памяти статического ОЗУ 18, управление по приему данных от регистрирующего модуля 1 и передаче их на компьютер посредством радиосвязи или кабеля. Прием и передача данных от регистрирующего модуля осуществляется с помощью приемо-передающего радиомодуля ZigBee 19. Анализ полученной от считывающего устройства информации осуществляется в стационарном ПК, что удобно для работы, а также позволяет упростить и облегчить регистрирующий и считывающий модули. Полученная в результате обработки данных информация высвечивается на экране ПК.The registering module 2 contains a microprocessor 17, which stores data in the RAM of the static RAM 18, controls the reception of data from the registering module 1 and transferring them to a computer via radio or cable. Reception and transmission of data from the recording module is carried out using the ZigBee 19 radio transceiver. The analysis of the information received from the reader is carried out in a stationary PC, which is convenient for operation and also allows to simplify and facilitate the recording and reading modules. The information obtained as a result of data processing is displayed on the PC screen.
Предлагаемое устройство позволяет регистрировать, передавать и сохранять изменения протекающих токов проводимости через ОПН:The proposed device allows you to register, transmit and save changes in the flowing conduction currents through the arrester:
- амплитудное и действующее значение полного тока утечки через ОПН;- the amplitude and current value of the total leakage current through the arrester;
- амплитудное и действующее значение активного тока;- amplitude and current value of the active current;
- амплитуды гармоник в спектре тока с полосой обзора от 50 до 1000 Гц;- harmonic amplitudes in the current spectrum with a span of 50 to 1000 Hz;
- температуру окружающего воздуха,- ambient temperature,
- регистрировать срабатывание ОПН,- record the operation of the arrester,
- оперативно и дистанционно передавать информацию пользователю.- quickly and remotely transmit information to the user.
Наличие указанной информации позволяет получить более достоверные данные о рабочем состоянии ОПН.The presence of this information allows you to get more reliable data on the operational status of the arrester.
Предлагаемое устройство может быть использовано для мониторинга большого числа ОПН, входящих в систему электропередачи при условии нахождения ОПН в зоне действия считывающего устройства. Диагностика ОПН входит в обязательный объем испытаний ОПН, предусмотренный в процессе эксплуатации.The proposed device can be used to monitor a large number of arrester included in the power transmission system, provided that the arrester is in the range of the reader. Diagnostics of arrester is included in the mandatory scope of arrester tests provided during operation.
Предлагаемое решение может найти широкое применение для диагностики нелинейных ограничителей перенапряжений, эксплуатируемых на электрических станциях и подстанциях, линиях электропередачи. Диагностика ОПН необходима для выявления преждевременного старения нелинейных металлоксидных варисторов, из которых комплектуется ОПН, нарушения внутренней изоляции ограничителя и входит в обязательный объем испытаний ОПН, предусмотренный в эксплуатации.The proposed solution can be widely used for the diagnosis of nonlinear surge arresters operated at power plants and substations, power lines. Diagnostics of arrester is necessary to detect premature aging of nonlinear metal oxide varistors, of which arrester is equipped, violations of the internal insulation of the limiter and is included in the mandatory scope of arrester tests provided for in operation.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009131123/22U RU89792U1 (en) | 2009-08-05 | 2009-08-05 | DEVICE FOR OPERATIONAL MONITORING OF NON-LINEAR VOLTAGE RESTRICTIONS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009131123/22U RU89792U1 (en) | 2009-08-05 | 2009-08-05 | DEVICE FOR OPERATIONAL MONITORING OF NON-LINEAR VOLTAGE RESTRICTIONS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU89792U1 true RU89792U1 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=41490261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009131123/22U RU89792U1 (en) | 2009-08-05 | 2009-08-05 | DEVICE FOR OPERATIONAL MONITORING OF NON-LINEAR VOLTAGE RESTRICTIONS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU89792U1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013102045A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | Electric Power Research Institute, Inc. | Leakage current sensor for post-type insulator |
| WO2013102040A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | Electric Power Research Institute, Inc. | Leakage current sensor for suspension type insulator |
| RU2496203C2 (en) * | 2010-12-16 | 2013-10-20 | Абб Рисерч Лтд | Unit with overvoltage protection, and overvoltage test method |
| US9535105B2 (en) | 2013-12-12 | 2017-01-03 | Electric Power Research Institute, Inc. | Apparatus and method for measuring leakage currents on porcelain and glass insulator disc strings |
| US9866064B2 (en) | 2012-09-10 | 2018-01-09 | Electric Power Research Institute, Inc. | Apparatus and method for monitoring substation disconnects and transmission line switches |
| RU2643161C2 (en) * | 2013-10-15 | 2018-01-31 | Абб Текнолоджи Лтд | System of control device and voltage suppressor |
| US9970759B2 (en) | 2014-09-02 | 2018-05-15 | Electric Power Research Institute, Inc. | Sensor and method for identifying downed power transmission conductors and structures |
| RU201395U1 (en) * | 2020-10-21 | 2020-12-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет» (ОмГТУ) | CONSTRUCTION OF THE SHUNT FOR DIAGNOSTICS OF SUSPENDED INSULATORS OF AIR POWER LINE |
-
2009
- 2009-08-05 RU RU2009131123/22U patent/RU89792U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496203C2 (en) * | 2010-12-16 | 2013-10-20 | Абб Рисерч Лтд | Unit with overvoltage protection, and overvoltage test method |
| WO2013102045A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | Electric Power Research Institute, Inc. | Leakage current sensor for post-type insulator |
| WO2013102040A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | Electric Power Research Institute, Inc. | Leakage current sensor for suspension type insulator |
| US9261549B2 (en) | 2011-12-28 | 2016-02-16 | Electric Power Research Institute, Inc. | Leakage current sensor for suspension type insulator |
| US9903899B2 (en) | 2011-12-28 | 2018-02-27 | Electric Power Research Institute, Inc. | Leakage current sensor for post type insulator |
| US9866064B2 (en) | 2012-09-10 | 2018-01-09 | Electric Power Research Institute, Inc. | Apparatus and method for monitoring substation disconnects and transmission line switches |
| RU2643161C2 (en) * | 2013-10-15 | 2018-01-31 | Абб Текнолоджи Лтд | System of control device and voltage suppressor |
| US9535105B2 (en) | 2013-12-12 | 2017-01-03 | Electric Power Research Institute, Inc. | Apparatus and method for measuring leakage currents on porcelain and glass insulator disc strings |
| US9970759B2 (en) | 2014-09-02 | 2018-05-15 | Electric Power Research Institute, Inc. | Sensor and method for identifying downed power transmission conductors and structures |
| RU201395U1 (en) * | 2020-10-21 | 2020-12-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет» (ОмГТУ) | CONSTRUCTION OF THE SHUNT FOR DIAGNOSTICS OF SUSPENDED INSULATORS OF AIR POWER LINE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU89792U1 (en) | DEVICE FOR OPERATIONAL MONITORING OF NON-LINEAR VOLTAGE RESTRICTIONS | |
| KR101865086B1 (en) | Fault data analysis, internal abnormality condition monitoring, diagnosis function embedded switchgear with fault monitoring-diagnosis controller | |
| US10466294B2 (en) | Sensor to monitor health of metal oxide arresters | |
| EP3185024B1 (en) | Current transformer with enhanced temperature measurement functions | |
| CN105137163A (en) | Metal oxide varistor(MOV)-type arrester or surge protector resistive leakage current online monitoring method | |
| KR101643701B1 (en) | System for managing electric power equipment | |
| JP2004037169A (en) | Operation monitoring apparatus of lightning arrester | |
| CN107247204A (en) | The condition monitoring system and monitoring method of voltage limiter in super, extra-high voltage series compensation device | |
| CN105807196A (en) | Online monitoring system for lightening arrester for transmission cable | |
| CN100371722C (en) | Three-phase lightning protector early fault on-line monitoring method and apparatus thereof | |
| US20200271695A1 (en) | Monitoring Arrangement For Monitoring A Surge Arrester And Method For Establishing Monitoring Data Related To A Surge Arrester | |
| KR102091257B1 (en) | Deterioration diagnosis method and system of lightening arrester for substation | |
| CN211126465U (en) | Intelligent grounding monitoring device | |
| CN207964966U (en) | A kind of arrester on-line monitoring system | |
| US20200341035A1 (en) | Capacitance-coupled voltage transformer monitoring | |
| CN203376375U (en) | Graded insulation electromagnetic type PT primary side current monitoring device | |
| CN107210585A (en) | Multi-stage, coordinated surge arrester circuit | |
| KR100925342B1 (en) | Surge protector for power with power state quality monitoring function | |
| CN106841888A (en) | Surgesuppressor supervising device and the monitoring system including supervising device | |
| CN214669517U (en) | Internal current and temperature and humidity measuring device for high-voltage lightning arrester | |
| CN209690433U (en) | A kind of faulty insulator measuring device | |
| CN210243745U (en) | Intelligent ground resistance monitoring terminal of highway lightning grounding device | |
| KR101454121B1 (en) | A detection device of leakage current for deterioration diagnosis of DC lightning arresters | |
| RU123274U1 (en) | DEVICE MONITORING DEVICE FOR THE PROTECTION OF INSULATION OF ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINES | |
| RU2364879C1 (en) | System to diagnose nonlinear surge suppressor (nss) at operating voltage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20120806 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20140520 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150806 |