КОНТРОЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПУЛЬТ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРИВОДА ГАЗОВОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ Российский патент 2000 года по МПК H02B15/00 

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике и может быть использовано для испытания автономного привода газового высоковольтного выключателя в заводских лабораториях и на подстанциях.

Известен универсальный комплекс для наладки высоковольтных коммутационных аппаратов (см. патент РФ N 2040061 от 16.04.93, МПК Н 01 Н 33/00, опубликованный 20.07.95, БИ N 20, 1995), содержащий блок питания с встроенным выпрямителем, регулятором напряжения оперативного тока, понижающим трансформатором, блок контроля скорости и времени, блок контроля замыкания подвижных и неподвижных контактов коммутационных аппаратов, блок управления, выносной электромагнитный виброграф, блок измерителя переходного сопротивления контактов. Блок контроля скорости и времени выполнен на базе электронного секундомера с цифровым отсчетом, блок контроля замыкания контактов содержит дополнительный вывод для питания вибрографа и переносной осветительной лампы, при этом выходы блока питания подключены к входу блока управления, к входам блоков контроля скорости и времени и измерителя переходного сопротивления контактов, выходы блока управления подключены к входам блока контроля скорости и времени, блока измерителя переходного сопротивления контактов, выход блока контроля скорости и времени движения контактов соединен с входом электромагнитного вибрографа.

Недостатками универсального комплекса являются невозможность работы в циклах операций Отключение-Включение-Отключение из-за отсутствия блока работы по циклам и невысокая точность измерения перемещений (скорости) подвижных частей электромагнитным вибрографом.

Известен серийно выпускаемый шкаф аппаратный для элегазового высоковольтного выключателя с автономным приводом (индекс конструкторской документации ВД6. 376. 230-01, шкаф аппаратный выключателя 220 кВ для подстанции Новоцентральная, АО "Энергомеханический завод", Санкт-Петербург), содержащий систему питания, системы управления главными электрическими цепями и исполнительными устройствами привода, систему защитных блокировок, панель управления и индикации, блок работы по циклам, блок преобразования перемещений, указатель времени наработки электродвигателя. Регистрация сигналов датчика перемещения штока привода и тока электромагнитов производится на внешнюю аппаратуру (многоканальный светолучевой осциллограф или магнитограф).

Недостатками шкафа аппаратного являются: отсутствие автоматического управления приводом, измерения и обработки сигналов датчика перемещения штока привода и тока электромагнитов привода в процессе испытаний, недостаточная точность измерения перемещения штока привода и времени наработки электродвигателя, невозможность оперативного и точного задания интервалов времени при работе в циклах операций О-ВО-ВО (О - отключение, ВО - включение, отключение), отсутствие возможности непрерывной регистрации и документирования результатов испытаний. Указанные недостатки обусловлены применением аналогового регистратора и отсутствием средств синхронизации для управления приводом и измерения информативной части сигналов датчика перемещения штока привода и тока электромагнитов в циклах операций О-ВО-ВО. Аналоговый регистратор вносит погрешность при записи сигналов на носитель информации (светочувствительную бумагу или магнитную ленту), а также обуславливает погрешность, возникающую при обработке осциллограмм или магнитограмм. Обработка зарегистрированной информации требует дополнительного времени и оборудования и выполняется после завершения испытания или в перерывах между отдельными циклами испытаний. Отсутствие средств синхронизации управления приводом и измерения приводит к тому, что в циклах операций О-ВО-ВО объем непрерывно регистрируемой информации значительно превышает полезную (информативную) часть сигналов, поэтому невозможна непрерывная регистрация результатов испытаний. Применение аналогового счетчика наработки электродвигателя приводит к большой погрешности измерения времени работы электродвигателя, особенно на протяжении коротких отрезков времени. Блок работы по циклам является сменным аналоговым блоком, причем каждый блок обеспечивает один вариант работы привода с фиксированными интервалами времени в цикле операций из нескольких вариантов, определенных в ГОСТ 687, поэтому невозможно оперативное задание интервалов времени в цикле операций без смены блока. Невысокая точность задания интервалов времени в блоке работы по циклам обусловлена тем, что формирование интервалов времени производится аналоговым способом, при котором интервалы времени изменяются при изменении окружающей температуры и напряжения питания блока.

Задачей, решаемой изобретением, является создание автоматизированного контрольно-технологического пульта (КТП) для испытания привода газового высоковольтного выключателя на механическую работоспособность, позволяющего повысить точность измерений, сократить время обработки результатов, обеспечить оперативность и точность задания временных интервалов в циклах операций О-ВО-ВО, а также обеспечить непрерывность регистрации, хранение и вывод результатов на печать.

Технические результаты, заключающиеся в повышении точности измерений, сокращении времени обработки результатов, обеспечении оперативности и точности задания временных интервалов в циклах операций О-ВО-ВО, а также обеспечении непрерывности регистрации, хранения и документирования результатов, достигаются тем, что в контрольно-технологический пульт для испытания привода газового высоковольтного выключателя, содержащий систему управления главными электрическими цепями и исполнительными устройствами привода с разъемом для подключения источников питания, выход которой соединен с разъемом для подключения элементов управления главными электрическими цепями и исполнительных устройств, а первый и второй входы подключены к первым выходам соответственно блока управления и индикации и системы защитных блокировок, второй выход которой соединен с входом блока управления и индикации, а вход - с разъемом для подключения датчиков привода, введены многофункциональное устройство ввода - вывода (МУВВ) и электронная вычислительная машина (ЭВМ), соединенные между собой, цифровой и аналоговый вводы МУВВ соединены соответственно с вторым выходом блока управления и индикации и разъемом для подключения датчиков привода, а цифровой вывод соединен с третьим входом системы управления главными электрическими цепями и исполнительными устройствами привода.

Указанная совокупность признаков позволяет: повысить точность измерений путем исключения погрешности аналогового регистратора, вносимой при записи сигналов на носитель информации (светочувствительную бумагу или магнитную ленту), и погрешности, возникающей при обработке осциллограмм или магнитограмм, а также путем замены аналогового счетчика наработки электродвигателя на более точный цифровой счетчик на цифровом вводе МУВВ; сократить время обработки результатов путем исключения затрат времени на обработку осциллограмм или магнитограмм; обеспечить оперативность и точность задания временных интервалов в циклах операций О-ВО-ВО путем цифрового программного управления приводом; обеспечить непрерывность регистрации путем синхронизации управления приводом и измерения сигналов.

На фиг.1 представлена блок-схема контрольно-технологического пульта, на фиг. 2 - его функциональная схема.

Контрольно-технологический пульт (см. фиг.1) для испытания привода газового высоковольтного выключателя содержит систему 1 управления главными электрическими цепями и исполнительными устройствами (СУГЭЦИУ) привода с разъемом 2 для подключения источников питания, выход которой соединен с разъемом 3 для подключения элементов управления главными электрическими цепями и исполнительных устройств, а первый и второй входы подключены к первым выходам соответственно блока 4 управления и индикации (БУИ) и системы 5 защитных блокировок (СЗБ), второй выход которой соединен с входом БУИ 4, а вход - с разъемом 6 для подключения датчиков привода. КТП содержит также МУВВ 7 и ЭВМ 8, соединенные между собой, цифровой и аналоговый вводы МУВВ 7 соединены соответственно со вторым выходом БУИ 4 и разъемом 6 для подключения датчиков привода, а цифровой вывод соединен с третьим входом СУГЭЦИУ 1.

СУГЭЦИУ 1 содержит (см. фиг. 2): транзисторные ключи 9, соединенные с портом 20 вывода МУВВ 7, контактами реле 19 СЗБ 5 и переключателем 13 "режима работы" БУИ 4; электромагнитные реле 10 и 11, соединенные с переключателем 13 БУИ 4, контакты этих реле и контакты реле 17, 18 СЗБ 5 включены в цепи питания электромагнитов; электромагнитное реле и электромагнитный пускатель 12, соединенные с кнопками 14 ручного управления приводом БУИ 4 и датчиком состояния энергоблока на разъеме 6, причем в цепь питания электромагнитного пускателя 12 включены контакты реле 17 СЗБ 5. В СУГЭЦИУ 1 используются транзисторные ключи 9 - транзисторы типа КТ315, электромагнитные реле 10, 11 - реле типа РЭН34, электромагнитный пускатель 12 - типа ПМЕ 112 (справочники по транзисторам и реле, например, [1] - В помощь радиолюбителю: Сборник. вып. 111/B 80, сост. И.Н.Алексеева, М., Патриот. 1991, [2] - Игловский И.Г., Владимиров Г.В. Справочник по слаботочным электрическим реле. - 3-е изд. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990).

БУИ 4 содержит (см. фиг. 2): переключатель 13 "режима работы"; кнопки 14 ручного управления приводом, соединенные с переключателем 13 и реле 12 в СУГЭЦИУ 1; переключатель 15 "режима измерения", соединенный с делителями напряжения в схеме 16 и цифровым счетчиком 21 и портом ввода 22 МУВВ 7; схему 16 индикации и делителей напряжения, соединенную с контактами реле 18, 19 в СЗБ 5 и портом ввода 22 МУВВ 7. В БУИ 4 используются переключатели 13, 15 типа МТ3, кнопки 14 управления типа КМ2-1, светодиодные индикаторы типа АЛ307 и делители напряжения на резисторах типа С2-33 (справочники по светодиодам, резисторам, коммутационным устройствам, например, [1], [3] - Акимов Н.Н. и др. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. Минск, БЕЛАРУСЬ, 1994).

СЗБ 5 содержит (см. фиг. 2): электромагнитные реле 17, 18, 19 - тип реле РЭН 34 (см. [2]).

МУВВ 7 содержит (см. фиг. 2): цифровой порт вывода 20, соединенный с транзисторными ключами 9 СУГЭЦИУ 1; цифровой счетчик 21, соединенный с переключателем 15 БУИ 4; цифровой порт ввода 22, соединенный с делителями напряжения в схеме 16 и переключателем 15 в БУИ 4; аналоговый мультиплексор 23, соединенный с разъемом 6, программируемый инструментальный усилитель 24, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 25, а также интерфейс связи с ЭВМ 8, не показанный на фиг.2. МУВВ 7 может быть реализовано, например, в виде платы сбора данных типа ЛА-2, производимой ЗАО "Руднев - Шиляев" (Центр АЦП), г. Москва (см. каталог "Центр АЦП" за 1997 г). При этом МУВВ 7 подключается к системной шине ЭВМ 8. При реализации МУВВ 7 в виде устройства типа DAQPad - 1200, производимого фирмой National Instruments (США), (см. каталог фирмы Instrumentation за 1998 г), подключение МУВВ 7 к ЭВМ 8 выполняется через параллельный порт (порт печати). В качестве ЭВМ 8 могут использоваться компьютеры типа IBM PC в настольном и переносном исполнении (см. каталог фирмы Крафтвей за 1997).

Контрольно-технологический пульт работает следующим образом.

КТП подключается к приводу выключателя через два разъема 3 и 6, а к источникам питания через один разъем 2.

В исходном состоянии переключатель 13 "режим работы" в БУИ 4 устанавливается в положение "ручной". Включаются МУВВ 7 и ЭВМ 8, а также источники питания (= 24 В, = 220 В, ~380 В).

В ручном режиме работы включение или отключение элементов управления главными электрическими цепями (электромагнитов) и исполнительных устройств (электродвигателя) привода производится кнопками 14 в БУИ 4. При этом замыкаются цепи питания электромагнитных реле 10, 11, 12 в СУГЭЦИУ 1, что приводит к срабатыванию этих реле, контакты которых включены в цепи питания электромагнитов и электродвигателя (ЭД).

В автоматическом режиме работы, когда переключатель 13 "режим работы" в БУИ 4 в состоянии "автоматический", включение электромагнитов привода производится по сигналам с цифрового вывода МУВВ 7, которые поступают на транзисторные ключи 9 в СУГЭЦИУ 1 и вызывают срабатывание электромагнитных реле 10 и 11, контакты которых включены в цепь питания электромагнитов (ЭМ).

Сигналы на управление электромагнитами в циклах операций ОВ, О-ВО, О-ВО-ВО поступают из МУВВ 7 с интервалами времени между операциями О и В, длительность этих интервалов (параметров цикла) вводится с клавиатуры ЭВМ 8 при подготовке к испытанию в соответствии с требованиями ГОСТ 687 или ТЗ на испытание.

Сигналы от контактных датчиков привода (уровня, давления, состояния энергоблока) с разъема 6 поступают в СЗБ 5. При появлении аварийных сигналов этих датчиков реле 17, 18, 19 в СЗБ 5 воздействуют на СУГЭЦИУ 1, разрывая цепи питания ЭМ и ЭД, выходящие на разъем 3, и блокируя управление ключами 9. При этом информация о срабатывании защитной блокировки поступает в схему 16 на индикацию в БУИ 4 и далее на цифровой ввод МУВВ 7. Сброс реле в СЗБ 5 производится кнопкой "Сброс", не показанной на фиг. 2.

СУГЭЦИУ 1 обеспечивает автоматическую работу электродвигателя по сигналам датчика состояния энергоблока привода при любом положении переключателя 13 "Режим работы" в БУИ 4, этот датчик подключается к реле 12 и реле 19 в СЗБ 5.

При работе привода в циклах операций блокирование управления ключами 9 осуществляется также путем запрета цифрового вывода МУВВ 7 при появлении сигнала срабатывания реле 19 СЗБ 5 на цифровом вводе МУВВ 7.

При отсутствии аварийных сигналов от датчиков привода СУГЭЦИУ 1 обеспечивает управление ЭМ и ЭД, а сигналы о работе СУГЭЦИУ 1 и состоянии привода (В или О) поступают в БУИ 4 для индикации и далее на цифровой ввод МУВВ 7 (при срабатывании реле 10, 11, 12 в СУГЭЦИУ 1 и переключения контактов вспомогательных цепей в приводе).

В БУИ 4 сигналы, поступающие на схему 16, преобразуются к ТТЛ уровню, необходимому для ввода в МУВВ 7, путем деления напряжения, а индикация производится на светодиодах.

Сигналы от аналоговых датчиков (перемещение, ток ЭМ) привода поступают с разъема 6 на аналоговый ввод МУВВ 7. В ручном режиме работы выполняются измерение, обработка, отображение, регистрация аналоговых сигналов в ЭВМ 8, причем регистрируется только информативная часть сигналов в операциях В, О. Информативная часть сигналов содержится в промежутках времени между моментом подачи напряжения на электромагниты до момента завершения операций В или О (время перехода привода из одного состояния в другое). Это время вводится при подготовке к испытанию одновременно с указанием объема измерений при испытании.

В автоматическом режиме выполняются измерение, обработка, отображение, регистрация всех сигналов на входах МУВВ 7, как аналоговых, так и цифровых. При этом регистрируется также только информативная часть сигналов, в том числе и в циклах операций О-ВО-ВО. Информативная часть цифровых сигналов представляет собой массив изменяющихся состояний сигналов на входах порта ввода 22 и моментов текущего времени, когда происходит изменение состояния сигналов на входах порта ввода 22. Частота опроса цифрового порта ввода 22 и АЦП 25 задается перед испытанием и может изменяться в диапазоне от 0,1 до 10 кГц.

Измерение времени работы ЭД производится путем подсчета импульсов с тактовой частотой f=1 кГц в промежутках времени, когда подается напряжение питания на ЭД (замкнуты контакты реле 12 в цепи питания ЭД), а затем суммированием промежутков времени. Имеется два режима измерения времени работы ЭД: аппаратный (управление входом разрешения счетчика 21) и программный (опрос цифрового порта ввода 22). Выбор режима производится переключателем 15 в БУИ 4.

Отображение данных цифрового ввода МУВВ 7 на экране дисплея ЭВМ 8 производится в виде светодиодных индикаторов или в виде графика. Отображение данных аналогового ввода - в виде графика или таблицы.

Обработка данных цифрового ввода заключается в определении длительности промежутков времени между предварительно указанными сигналами на цифровом вводе МУВВ 7, а также в подсчете изменений состояний на заданных входах МУВВ 7 за время испытания или за определенный интервал времени.

Обработка аналоговых сигналов заключается в переводе сигналов напряжения в физическую величину (перемещение, ток), а также в расчетах времени выполнения операций В или О и средней скорости выполнения операций В или О приводом с учетом реальных характеристик датчиков перемещений и тока.

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике. Достигаемые технические результаты: обеспечение автоматического управления приводом, измерения, обработки, отображения и непрерывной регистрации сигналов датчика перемещения штока привода и тока электромагнитов, документирование и хранение результатов испытаний; повышение точности измерений, повышение точности управления приводом в циклах операций О-ВО-ВО (О - отключение, ВО - включение, отключение), сокращение времени обработки результатов измерений и обеспечение оперативности задания параметров циклов операций. Контрольно-технологический пульт содержит систему управления главными электрическими цепями и исполнительными устройствами привода с разъемом для подключения источников питания, систему защитных блокировок, блок управления и индикации, многофункциональное устройство ввода-вывода и ЭВМ. 2 ил.

Контрольно-технологический пульт для испытания привода газового высоковольтного выключателя, содержащий систему управления главными электрическими цепями и исполнительными устройствами привода с разъемом для подключения источников питания, выход которой соединен с разъемом для подключения элементов управления главными электрическими цепями и исполнительных устройств, а первый и второй входы подключены к первым выходам соответственно блока управления и индикации и системы защитных блокировок, второй выход которой соединен со входом блока управления и индикации, а вход - с разъемом для подключения датчиков привода, отличающийся тем, что введены многофункциональное устройство ввода-вывода и электронно-вычислительная машина, соединенные между собой, цифровой и аналоговый вводы многофункционального устройства ввода-вывода соединены соответственно со вторым выходом блока управления и индикации и разъемом для подключения датчиков привода, а цифровой вывод соединен с третьим входом системы управления главными электрическими цепями и исполнительными устройствами привода.