ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01R19/00 G01R19/165 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для предупреждения человека о приближении на основе расстояния к токоведущим частям при нормальном и аварийном режимах работы воздушных линий (ВЛ) электропередачи (ВЛЭ).

Известны сигнализаторы напряжения [1], применяемые персоналом электрических сетей при нормальных режимах работы ВЛЭ и мачтовых трансформаторных подстанций напряжением 6-10 кВ.

Эти устройства не обеспечивают предупреждение человека о приближении на опасное расстояние к токоведущим частям при аварийном режиме ВЛЭ. Так, например, по требованиям техники безопасности (ТБ) на ВЛ напряжением выше 1000 В приближаться к лежащему на земле проводу на расстояние 8 м запрещается. Запрещается также приближаться на расстояние менее 8 м к находящимся под напряжением железобетонным опорам ВЛЭ 35 кВ при наличии признаков протекания по ним тока, замыкания на землю результате повреждения изоляторов, прикосновения провода к телу опоры и т.п.

В случае падения дерева на провода запрещается до снятия напряжения с ВЛ приближаться к дереву на расстояние 8 м. Указанные выше устройства [1] обеспечивают сигнализацию о приближении человека к токоведущим частям только на расстоянии не более 1,4 м при нормальном режиме работы ВЛ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство [2], содержащее антенну, подключенную к датчику электрического поля (ЭП), соединенному с входом генератора звуковой частоты (ГЗЧ), динамическую головку (ДГ), светодиод, источник питания (ИП) и переключатель, датчик ЭП выполнен в виде биполярного транзистора (БТ), база которого соединена с антенной и с анодом защитного диода, а коллектор - с анодом светодиода, при этом ГЗЧ содержит первый транзистор, база которого соединена с первым выводом резистора, второй вывод которого через переменный резистор подключен к эмиттеру БТ и к первому выводу первого конденсатора, второй вывод первого конденсатора соединен с анодом, катод которого соединен с катодом защитного диода, с эмиттером первого транзистора, через ДГ - с коллектором второго транзистора и с отрицательным полюсом ИП, коллектор второго транзистора через второй конденсатор соединен с анодом диода, база с коллектором первого транзистора, а эмиттер - с анодом светодиода, катод которого подключен к положительному полюсу ИП.

Недостатками данного устройства является то, что оно не обладает селективностью к аварийным режимам работы ВЛ, не обеспечивая при этом выполнения требований правил ТБ по допустимому расстоянию и подавая звуковые сигналы при нахождении устройства во всем спектре частот возможных импульсных помех исправно работающего оборудования ВЛЭ.

Целью изобретения является повышение электробезопасности, надежности, экономичности и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сигнализации в нормальном и аварийном режимах работы ВЛЭ на расстоянии от токоведущих частей согласно требованиям ТБ для этих режимов, а также за счет применения устройства автоматического включения и выключения сигнализатора (УАВВС).

Поставленная цель достигается тем, что сигнализатор содержит антенну, подключенную к входу усилителя первого канала и схеме самоконтроля, детектор первого канала, выходными выводами соединенный с выходом усилителя первого канала, а выходными выводами - с генератором импульсов первого канала, тональный генератор, соединенный входом через элемент ИЛИ с генератором импульсов, а выходом - с пьезоизлучателем, УАВВС, при этом в сигнализатор введен второй канал, содержащий повторитель, вход которого соединен с антенной, а выход соединен через фильтр с усилителем второго канала и схемой самоконтроля, детектор второго канала, подключенный входом к выходу усилителя второго канала, генератор импульсов второго канала, выход которого соединен с выходом детектора, а выход через элемент ИЛИ соединен с тональным генератором.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием новых блоков, образующих второй канал сигнализации для аварийного режима работы ВЛЭ, а именно:
повторитель с высоким входным сопротивлением, фильтр, усилитель второго канала, детектор второго канала, генератор импульсов второго канала и УАВВС.

Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями показывает, что новые блоки и их связи, образующие второй канал синхронизации, широко известны [3].

Однако при их введении в указанной связи с другими блоками в сигнализатор, вышеуказанные блоки определяют новые свойства сигнализатора, что приводит к повышению электробезопасности, повышению надежности и экономичности. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена функциональная схема сигнализатора напряжения индивидуального (СНИ); на фиг. 2 - конструкция УАВВС; на фиг. 3 - вид лицевой панели СНИ; на фиг. 4 - вид задней панели СНИ.

СНИ содержит антенну 1, подключенную одновременно к входу усилителя 4 первого канала и к входу повторителя с высоким выходным сопротивлением, схему самоконтроля 3, соединенную с входом усилителя 4 первого канала антенной 1 и повторителем 2, детектор 5 первого канала, входными выводами соединенный с выходом усилителя 4 первого канала, а выходными выводами - с генератором импульсов 6 первого канала, фильтр 7, подсоединенный своим выходом к входу усилителя 8 второго канала, детектор 9 второго канала, который входными выводами подсоединен к выходу усилителя 8 второго канала, а выходными выводами соединен с входом генератора импульсов 10 второго канала, элемент ИЛИ 11, который своими входами соединен соответственно с выходами генератора импульсов первого и второго каналов, а выходами - с тональным генератором 12, пьезоизлучатель 13, подсоединенный к выходу генератора 12, источник питания 14, включенный через УАВВС 15.

Корпус СНИ (фиг. 3, 4) содержит верхнюю 16 и нижнюю 17 крышки. На верхней крышке 16 расположены сенсорные контакты 18 схемы самоконтроля и информационные надписи 19. На нижней крышке установлен зажим 20, посредством которого СНИ может крепиться к козырьку защитной каски, нагрудному карману спецодежды или сапогу, рычаг 21 автоматизированного привода включения СНИ (фиг. 2).

Рычаг привода поворачивается во внутреннем объеме корпуса при креплении СНИ на каске и проч., а закрепленная на нем плоская пружина 22 управляет кнопочным микровыключателем 23 и одновременно компенсирует ход рычага 21.

Устройство работает следующим образом.

При установке сигнализатора на козырек защитной каски, нагрудный карман или сапог автоматически включается цепь питания и сигнализатор готов к работе.

При этом необходимо убедиться в его исправности, поочередно замыкая пальцем сенсорные контакты "СМК1" и "СМК2" схемы самоконтроля первого и второго каналов сигнализатора. В случае исправной работы первого и второго каналов сигнализатор должен издавать прерывистый, различный по частоте звуковой сигнал. Для первого канала сигнал исправности должен быть более низким по частоте в сравнении с сигналом исправности второго канала.

При нахождении сигнализатора за пределами допустимого по правилам ТБ расстояния от токоведущих частей ВЛ, влияния электрического поля для срабатывания сигнализатора недостаточно и он, находясь в ждущем режиме, практически почти не потребляет ток.

При внесении сигнализатора на пороговое расстояние в электрическое поле ВЛ, находящийся в нормальном режиме, в антенне 1 наводится ЭДС с частотой 50 Гц, затем этот сигнал усиливается усилителем первого канала 4, детектируется детектором первого канала 5 и при достижении определенного уровня, зависящего от напряженности электрического поля, управляет работой генератора импульсов первого канала 6. Частота следования импульсов этого генератора определяет длительность звучания пьезоизлучателя 13, а его тон звучания определяется частотой следования тонального генератора 12. При увеличении уровня напряженности электрического поля, что прямо пропорционально сокращению расстояния до токоведущих частей, частота издаваемых сигналов повышается, а при снижении уровня напряженности, т.е. при увеличении расстояния, частота уменьшается. При нахождении сигнализатора на пороговом расстоянии от токоведущих частей ВЛ частота сигналов становится минимальной.

В случае возникновения аварии на воздушной линии, обусловленной, например, замыканием одной из фаз на землю, в антенне 1 кроме основной гармоники электрического поля частотой 50 Гц наводится электрическое поле с частотой высших гармонических составляющих (5-я или 11-я гармоники). Наведенная в антенне 1 ЭДС, например, 11-й гармоники электрического поля, поступает на повторитель с высоким входным сопротивлением 2 и затем на фильтр 7 для подавления частоты основной гармоники 50 Гц. Синусоидальный сигнал с частотой 550 Гц, прошедший через фильтр 7, поступает на вход усилителя второго канала 8. После усилителя сигнал детектируется с помощью детектора второго канала 9 и при достижении определенного уровня, зависящего от величины напряженности электрического поля 11-й гармоники, управляет работой генератора импульсов второго канала 10. Частота следования импульсов этого генератора более высокая по сравнению с частотой генератора первого канала, что позволяет по частоте звучания пьезоизлучателя различить нормальный или аварийный режим работы ВЛ.

Пороговое расстояние, на котором происходит срабатывание второго сигнала сигнализатора в аварийном режиме работы ВЛ на порядок превышает пороговое расстояние срабатывания первого канала, что является достаточным для выполнения требований правил ТБ.

На фиг. 2-4 представлена конструкция корпуса и УАВВС, позволяющая по сравнению с аналогами повысить надежность и экономичность работы сигнализатора. Корпус состоит из двух деталей (крышек) 16 и 17. На верхней крышке 16 расположены сенсорные контакты 18 схемы самоконтроля и информационные надписи 19. На нижней крышке 17 установлен зажим 20, посредством которого сигнализатор крепиться к козырьку защитной каски, карману или сапогу и рычаг автоматизированного привода кнопки включения сигнализатора 21. Рычаг привода поворачивается во внутреннем объеме корпуса и прорези зажима 20 при установке сигнализатора на каске и пр., закрепленная на нем плоская пружина 22 управляет кнопочным микровыключателем 23 и одновременно компенсирует большой ход рычага 21. Устройство автоматизированного включения и выключения сигнализатора, совмещая две функции крепления сигнализатора и его включения-выключения, позволяет резко повысить надежность сигнализатора и его экономичность.

Натурные испытания предлагаемого устройства в нормальном и аварийном режимах ВЭ сетей с изолированной и глухозаземленной нейтралью и компенсированных сетях напряжением 6-35 кВ показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения (прототип) оно обеспечивает сигнализацию не только при нормальном, но и при аварийном режиме работы ВЛЭ. При этом, находясь от оси аварийной линии электропередачи на расстоянии до 10 м., обслуживающий персонал получал звуковой сигнал от сигнализатора напряжения об аварийном режиме работы ВЛЭ, а потому применение его позволит не только повысить электробезопасность, но и сократить время по техническому обслуживанию и ремонту воздушных линий электропередачи.

Источники информации
1. Гусев Ю.Н., Ушаков В.П., Чесноков Н.М. Средства и устройства безопасности для работ в электроустановках. - М.: Энергоатомиздат, 1988 - с.41-44.

2. Авт. св. СССР N 1620948, кл. G 01 R 19/00, 19/165, БИ N 2, 15.01.91 - прототип.

3. Мэндл. 200 избранных схем электроники. - М.: Мир, 1980.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для предупреждения человека о приближении на опасное расстояние к токоведущим частям линий электропередачи. Сигнализатор содержит антенну, подключенную к схеме самоконтроля, связанной с источником питания через устройство автоматического включения и выключения, а также к первому и второму каналам. Первый канал состоит из последовательно соединенных усилителя, детектора и генератора импульсов. Второй канал состоит из последовательно соединенных повторителя, фильтра, усилителя, детектора, генератора импульсов. К входу усилителя второго канала подключено также устройство автоматического включения и выключения, а выходы генераторов импульсов обоих каналов подключены через элемент ИЛИ к тональному генератору, выход которого связан с пьезоизлучателем, генерирующим звуковой сигнал на частоте генератора импульсов первого или второго канала. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Индивидуальный сигнализатор напряжения, содержащий антенну, подключенную к схеме самоконтроля, тональный генератор, соединенный с пьезоизлучателем, и источник питания, отличающийся тем, что в сигнализатор дополнительно введен усилитель первого канала, входом подключенный к антенне и схеме самоконтроля, детектор первого канала, входными выводами соединенный с выходом усилителя первого канала, генератор импульсов первого канала, входными выводами соединенный с выходом детектора, элемент ИЛИ, первым входом соединенный с выходом генератора импульсов первого канала, а выходом - с входом тонального генератора, выход которого соединен с пьезоизлучателем, второй канал сигнализации, содержащий повторитель, вход которого соединен с антенной, фильтр, входом подключенный к выходу повторителя, усилитель второго канала, вход которого соединен с выходом фильтра и схемой самоконтроля, детектор второго канала, входом соединенный с выходом усилителя, генератор импульсов второго канала, входом соединенный с выходом детектора, а выходом - с вторым входом элемента ИЛИ, устройство автоматического включения и выключения сигнализатора. 2. Сигнализатор по п.1, отличающийся тем, что устройство автоматического включения и выключения сигнализатора содержит зажим, рычаг привода с укрепленной на нем пружиной и кнопочный выключатель. 3. Сигнализатор по п.1, отличающийся тем, что схема самоконтроля содержит две пары сенсорных контактов, причем первые контакты каждой пары поключены через устройство автоматического включения и выключения сигнализатора к источнику питания, а вторые контакты каждой пары - соответственно к входам усилителей первого и второго каналов. 4. Сигнализатор по п.1, отличающийся тем, что генераторы импульсов первого и второго каналов отличаются по частоте выходного напряжения, изменяющейся пропорционально уровню наведенного на антенне сигнала электрического поля.