×
19.06.2019
219.017.8b0b

Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДУГОВОЙ ЗАЩИТЫ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002446535
Дата охранного документа
27.03.2012
Аннотация: Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит N фотодетекторов, подключенных к входам аналого-цифровых преобразователей (АЦП) микропроцессора, N выходов которого подключены к входам соответствующих N исполнительных органов, а также дополнительно содержит N+1 резисторов одинакового сопротивления, причем фотодетекторы являются преобразователями оптического потока в электрический ток и соединены между собой параллельно через резисторы 2,…, N, фотодетекторы 1, N подключены через резисторы 1, N+1 к входам первого и второго АЦП микропроцессора, а микропроцессор выполнен с возможностью определения номера k сработавшего фотодетектора по формуле где round(x) функция округления до ближайшего целого, U, U напряжения на входах первого и второго АЦП соответственно, а также оценки мощности электрической дуги по формуле где W - оценочное значение мощности дуги, R - сопротивление резисторов, S - коэффициент преобразования тока фотодетектора в мощность электрической дуги, цифровой выход микропроцессора подключен к индикатору электрической мощности дуги. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной защиты комплектных распределительных устройств (КРУ) для обнаружения факта возникновения, определения местоположения и оценки мощности электрической дуги.

В настоящее время дуговые замыкания в шкафах комплектных распределительных устройств являются наиболее разрушительным видом аварий, происходящих в электроэнергетике. Полное исключение таких аварий за счет технических средств невозможно по экономическим причинам. Единственное средство, позволяющее существенно уменьшить разрушения является применение устройств дуговой защиты, осуществляющих быстрое отключение питания с аварийных цепей КРУ.

В современных условиях устройство дуговой защиты должно фиксировать момент возникновения дуги, определять ее местоположение внутри КРУ с точностью до отсека и оценивать ее мощность. Это позволяет минимизировать повреждения от электрической дуги, а также по известному местоположению и мощности дугового замыкания определять алгоритм действия релейной защиты (селективность отключения, работу аппаратов повторного включения, включения резерва и т.д.).

Известен волоконно-оптический датчик открытой электрической дуги [1], в которых чувствительным элементом, реагирующим на световую вспышку электрической дуги, является протяженный волоконный световод со светопроницаемой оболочкой, противоположные концы которого оптически подключены к соответствующим фотодетекторам. Определение местоположения электрической дуги производится по логарифму отношения мощностей оптических сигналов на противоположных концах световода. Оценка мощности электрической дуги осуществляется по логарифму произведения мощностей оптических сигналов на противоположных концах световода. Недостатком данного устройства является низкая точность определения местоположения электрической дуги из-за неоднородных дефектов по длине волоконного световода, которые не позволяют точно определить отсек, в котором произошла дуга.

Известно устройство дуговой защиты комплектного распредустройства [2], состоящего из фотодатчиков, включенных по балансовой схеме и измерительного органа, реагирующего на напряжение различной полярности. Данное устройство позволяет селективно определять ячейки четных и нечетных номеров. Недостатком данного устройства является недостаточная селективность и невозможность оценивать мощность электрической дуги.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство централизованной дуговой защиты электроустановок корпусной конструкции [3], в котором три фотодатчика подключены через балластные резисторы входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен через дешифратор к трем выходным органам. Данное устройство позволяет определять отсек, в котором произошла электрическая дуга.

Недостатком прототипа является отсутствие информации о мощности электрической дуги.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является расширение функциональных возможностей устройства, а именно обеспечение возможности одновременного определения отсека КРУ, в котором произошла электрическая дуга, и оценки мощности электрической дуги.

Технический результат достигается тем, что устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги, содержащее N фотодетекторов, подключенных к входам аналого-цифровых преобразователей микропроцессора, N выходов которого подключены к входам соответствующих N исполнительных органов, дополнительно содержит N+1 резисторов одинакового сопротивления, причем фотодетекторы являются преобразователями оптического потока в электрический ток и соединены между собой параллельно через резисторы 2,…, N, фотодетекторы 1, N подключены через резисторы 1, N+1 к входам первого и второго аналого-цифрового преобразователя микропроцессора, а микропроцессор выполнен с возможностью определения номера k сработавшего фотодетектора по формуле

,

где round(x) - функция округления до ближайшего целого,

U1, U2 - напряжения на входах первого и второго аналого-цифровых преобразователя соответственно, а также оценки мощности электрической дуги по формуле

,

где W - оценочное значение мощности дуги,

R - сопротивление резисторов,

S - коэффициент преобразования тока фотодетектора в мощность электрической дуги, цифровой выход микропроцессора подключен к индикатору электрической мощности дуги.

Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже Фиг.1.

Устройство состоит из N фотодетекторов 11,…,N, являющихся преобразователями оптического потока в электрический ток, которые соединены между собой параллельно через резисторы 22,…,N. Фотодетекторы 11 и 1N параллельно подключены через резисторы 21, 2N+1 к входам аналого-цифровых преобразователей АЦП1 и АЦП2 микропроцессора 5, соответственно. Выходы микропроцессора KAHAЛ1,…,N подключены к входам соответствующих исполнительных органов 61,...,N. Фотодетекторы 11,…,N расположены в отсеках КРУ, в которых может возникнуть электрическая дуга. Сопротивление всех резисторов одинаково 21,…,N+1 и равно R. К цифровому выходу микропроцессора 5 подключен индикатор мощности электрической дуги 7.

В отсутствие электрической дуги фотодетекторы 11,…,N не выдают электрического тока, напряжения на резисторах 21, 2N+1 равно нулю. Микропроцессор 5 осуществляет циклический опрос аналого-цифровых преобразователей АЦП1 и АЦП2 с преобразованием напряжения на резисторах 21, 2N+1 в цифровой код. Цифровые сигналы, полученные на каждом цикле опроса, сравниваются с пороговыми уровнями. Если пороговые уровни не превышаются, то пусковые сигналы на исполнительные органы не выдаются. В отсутствие пусковых сигналов исполнительные органы находятся в режиме ожидания и никаких действий не выполняют, а индикатор мощности электрической дуги 7 отображает сигнал отсутствия дуги.

При возникновении электрической дуги, например, в k-ом отсеке одного из шкафов КРУ, оптический поток световой вспышки от нее попадает на расположенный в этом отсеке фотодетектор 1k, где преобразуется в электрический ток Iph. Этот ток разбивается на два сигнала Iph1 и Iph2:

Сигнал тока Iph1 распространяется по резисторам 21,…k-1 и создает на резисторе 21 напряжение U1.

U1=Iph1·R.

Сигнал тока Iph2 распространяется по резисторам 2k,…,N-1 и создает на резисторе 2N+1 напряжение U2:

U2=Iph2·R.

Подставляя значения U1, U2 в формулу (1), нетрудно получить величину тока фотодетектора Iph:

.

Полагая, что ток фотодетектора пропорционален падающему на его светочувствительный слой световому потоку, а поток, в свою очередь, функционально связан с мощностью электрической дуги, то по определенному значению Iph можно оценить мощность электрической дуги по формуле:

где W - оценочное значение мощности дуги; R - сопротивление резисторов; S - коэффициент преобразования тока фотодетектора в мощность электрической дуги. Зарегистрированное значение W отображается на индикаторе мощности электрической дуги 7.

Напряжение U на выходе фотодетектора 1k, будет равно

U=Iph1·kR=Iph2·(N-k+1)R.

Отсюда по измеренным значениям U1, U2 можно найти значение для k:

Микропроцессор 5 измеряет значения U1, U2, проводит сравнение их с пороговыми значениями. При возникновении электрической дуги эти значения должны быть выше пороговых величин. Если это так, то микропроцессор вычисляет по формуле (3) значение k и выдает сигнал по выходу КАНАЛk в исполнительный орган 6k, который производит отключение k-го отсека одного из шкафов КРУ, где произошла дуга, от высоковольтного питания, а также по формуле (2) вычисляет величину W и визуализирует ее на индикаторе 7.

В заявляемом устройстве в качестве фотодетекторов 11,…,N может быть использован фотодиод ФД7К.

В качестве резисторов 21,…,N+1 можно использовать любые резисторы с номиналом, меньшим 10 кОм, и рассеиваемой мощностью до 3 Вт.

Микропроцессор 5 может быть построен на базе микросхемы ADUC841 фирмы AnalogDevuces, имеющий встроенные аналого-цифровые преобразователи.

В качестве исполнительных органов 61,…,6N можно использовать промежуточное электромеханическое реле РП21.

В качестве индикатора мощности электрической дуги 7 можно использовать жидкокристаллический модуль МТ-16S2H.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно определять светоизолированный отсек КРУ, в котором произошла электрическая дуга с оценкой ее мощности.

Источники информации

1. Волоконно-оптический датчик открытой электрической дуги. Патент РФ на изобретение №2237332, 07.10.2002, МКИ7 Н02Н 7/26.

2. Устройство дуговой защиты комплектного распредустройства. Патент РФ на изобретение №2024148, 09.03.1992, МКИ5 Н02Н 7/22.

3. Устройство централизованной дуговой защиты электроустановок корпусной конструкции. Патент РФ на изобретение №2024149, 03.04.1992, МКИ5 Н02Н 7/22.

Устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги, содержащее N фотодетекторов, подключенных к входам аналого-цифровых преобразователей микропроцессора, N выходов которого подключены к входам соответствующих N исполнительных органов, отличающееся тем, что дополнительно содержит N+1 резисторов одинакового сопротивления, причем фотодетекторы являются преобразователями оптического потока в электрический ток и соединены между собой параллельно через резисторы 2, …, N, фотодетекторы 1, N подключены через резисторы 1, N+1 к входам первого и второго аналого-цифрового преобразователя микропроцессора, а микропроцессор выполнен с возможностью определения номера k сработавшего фотодетектора по формуле где round(x) - функция округления до ближайшего целого;U, U - напряжения на входах первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответственно, а также оценки мощности электрической дуги по формуле ,где W - оценочное значение мощности дуги;R - сопротивление резисторов;S - коэффициент преобразования тока фотодетектора в мощность электрической дуги, цифровой выход микропроцессора подключен к индикатору электрической мощности дуги.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 191.
10.01.2013
№216.012.19d7

Устройство для преобразования неэлектрической величины в электрический сигнал

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения механических величин и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов. Устройство содержит первичный преобразователь, источник питания первичного преобразователя, датчик температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472107
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.20ec

Сейсмометр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области сейсмометрии. Заявлен сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, многосекционную катушку, расположенную между магнитопроводами и полюсными наконечниками магнитных систем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473929
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2141

Широкополосное двухкомпонентное приемное антенное устройство

Устройство относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиопеленгации, радионавигации и радиомониторинга. Техническим результатом изобретения является улучшение поляризационной развязки между взаимно ортогональными приемными антеннами и снижение ошибки определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474014
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2cec

Блок излучателя нейтронов

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов. Техническим результатом изобретения являются повышение надежности и срока службы генератора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477027
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2ec2

Сейсмометр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к сейсмометрии, и может быть использовано при осуществлении геологоразведочных работ. Заявлен сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, многосекционную катушку, генератор синусоидальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477501
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.3017

Датчик абсолютного давления

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для измерения малых величин абсолютных давлений. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения малых давлений и при перегрузках, многократно превышающих диапазон измеряемого давления. Датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477846
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.37fb

Аксиальная электронная пушка

Изобретение относится к области нанесения покрытий, нагревания и плавки металла в вакууме. Техническим результатом изобретения является обеспечение стабильности тока и параметров электронного луча в условиях проведения длительных технологических процессов, повышение эффективности использования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479884
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.49e3

Устройство для определения направления на источник сигнала

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Достигаемый технический результат - уменьшение помех при регистрации кратковременных полезных сигналов путем предварительного поиска и режекции частот источников помех. Технический результат достигается тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484495
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4da1

Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения инфразвуковых колебаний газообразной или жидкой среды. Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485455
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4da5

Способ измерения интервалов времени между импульсами излучения

Способ относится к исследованию однократных быстропротекающих физических процессов, сопровождаемых световым и инфракрасным излучением, в частности формированием импульсов света длительностью около 0,2 мкс, количество которых может достигать величины порядка 10. В способе измерения интервалов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485459
Дата охранного документа: 20.06.2013
Показаны записи 1-6 из 6.
10.08.2013
№216.012.5dfa

Волоконно-оптический датчик перемещений

Изобретение относится к волоконно-оптическим преобразователям перемещений. Устройство содержит источник оптического излучения, первый и второй отводящие волоконно-оптические световоды, первый и второй волоконные световоды оптической связи, подводящий световод, первый и второй фотоприемники,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489679
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.01.2015
№216.013.2143

Волоконно-оптическое устройство дуговой защиты с определением местоположения электрической дуги

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от электрической дуги короткого замыкания в электрооборудовании, в частности в комплектных распределительных устройствах (КРУ) 0,4-40 кВ. Техническим результат - упрощение конструкции устройства дуговой защиты за счет сокращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539963
Дата охранного документа: 27.01.2015
20.11.2015
№216.013.91a5

Устройство гашения электрической дуги

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от электрической дуги короткого замыкания, возникающей в высоковольтном электрооборудовании. Устройство гашения электрической дуги содержит короткозамыкатель с газовым приводом и дополнительно содержит волоконно-оптический датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568901
Дата охранного документа: 20.11.2015
19.01.2018
№218.016.064e

Совмещённый волоконно-оптический трёхфазный датчик открытой электрической дуги

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности одним устройством контролировать токи, протекающие во всех трех фазах высоковольтной цепи при возникновении электрической дуги. Совмещенный волоконно-оптический трехфазный датчик открытой электрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631056
Дата охранного документа: 18.09.2017
10.04.2019
№219.017.0488

Устройство дуговой защиты

Предлагаемое изобретение относится к системам релейной защиты и автоматики (РЗА) комплектных распределительных устройств (КРУ) 6-10 кВ и предназначено для обнаружения факта возникновения электрической дуги внутри шкафа КРУ и выдачи оперативного сигнала на отключение токоведущих цепей, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002379811
Дата охранного документа: 20.01.2010
29.05.2019
№219.017.67aa

Совмещенный датчик электрической дуги

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной дуговой защиты комплектного распределительного устройства (КРУ) для обнаружения факта возникновения электрической дуги. Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002419941
Дата охранного документа: 27.05.2011
+ добавить свой РИД