СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ВРЕМЕНИ НАРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2008 года по МПК G01R19/00 

Предлагаемый способ относится к электроэнергетике, в частности к электроэнергетическому оборудованию, используемому в отопительных системах. В практике эксплуатации электроэнергетического оборудования для оценки их ресурса применяют различные способы контроля их рабочего состояния и учета времени наработки.

Известен электромеханический способ учета времени наработки электроэнергетического оборудования [1], основанный на измерении времени нахождения электроэнергетического оборудования в подключенном состоянии к сети. При включении электроэнергетического оборудования одновременно подают напряжение на электромеханический блок, в котором формируются импульсы управляющие шаговым двигателем, ротор которого поворачивается в такт каждому управляющему импульсу. Индикацию времени наработки производят с помощью механического индикатора с несколькими цифровыми барабанчиками. Вращение ротора через редуктор передается на первый цифровой барабанчик, который за час делает один оборот. Затем через триб перевода вращают второй барабанчик, третий и т.д. Цифра на втором барабанчике означает количество часов на третьем десятке часов и т.д. Основным недостатком данного способа является его ненадежность, обусловленная использованием механических передач движения ротора шагового двигателя и цифровых барабанчиков. Кроме того, данный способ не учитывает состояние электроэнергетического оборудования, так как подача на него питающего напряжения часто бывает необходимым, но недостаточным признаком его работоспособности.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемой функции к заявляемому способу и устройству для его реализации является электронный способ учета времени наработки электроэнергетического оборудования и регистрации даты и времени их включения или отключения и учета числа их включений или отключений [2]. Данный способ включает в себя получение информации о включенном или выключенном состоянии электроэнергетического оборудования с помощью контроля напряжения на катушке управления контактора электроэнергетического оборудования при этом, если там присутствует переменное напряжение сети, производят инкремент счетчика наработки с интервалом времени 1 мин, если контролируемое электроэнергетическое оборудование отключено, то на катушке контактора переменное напряжение сети отсутствует, и инкремент счетчика не производят. Индикацию о суммарном времени работы электроэнергетического оборудования в этом способе производят в том числе на выносном пульте управления, используя инфракрасный канал обмена данными. Хотя данный электронный способ характеризуется высокой надежностью и возможностью дистанционного управления, однако использование в этом способе признака работоспособности электроэнергетического оборудования по наличию напряжения на катушке контактора явно не достаточно. Более того, при трехфазном подключении к сети состояние двух других катушек контактора не рассматривается. И наконец, инфракрасный канал дистанционного управления работает на незначительном расстоянии и его надежной работе могут мешать препятствия.

С целью повышения эффективности контроля работоспособности электроэнергетического оборудования и учета его рабочего ресурса предлагается способ, который включает в себя получение информации о рабочем состоянии электроэнергетического оборудования, ее обработку и выдачу управляющих команд на включение или выключение инкремента счетчика времени наработки, отличающийся тем, что в качестве информации, характеризующей рабочее состояние электроэнергетического оборудования, используют измеряемые токи потребления каждой фазой электроэнергетического оборудования, при этом выдачу управляющих команд на включение инкремента счетчика времени наработки производят только при условии соответствия потребляемых рабочих токов электроэнергетического оборудования паспортным их значениям для каждого конкретного режима его работы с отклонениями в рамках допустимых норм. В противном случае фиксируют отказ электроэнергетического оборудования и включают аварийную сигнализацию. Кроме того, показания инкрементируемого счетчика суммарного времени безотказной наработки сравнивают с его паспортным значением средней наработки на отказ электроэнергетического оборудования и при ее превышении сигнализируют о выработке электроэнергетическим оборудованием своего рабочего ресурса. Кроме того, предлагаемый способ отличается тем, что передачу данных о суммарном времени наработки электроэнергетического оборудования, ввод данных о средней наработке на отказ и паспортных значений тока потребления электроэнергетического оборудования производят через радиомодем по OSM каналу, а в качестве дистанционного пульта управления используют сотовый телефон.

Таким образом, предлагаемый способ раскрывает новые функциональные возможности контроля работоспособности электроэнергетического оборудования и учета его ресурса, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Также поставленная цель достигается тем, что устройство для реализации предлагаемого способа, включающее микроконтроллер, блок управления, блок индикации, схему часов реального времени, блок питания, отличается тем, что дополнительно содержит датчики тока со схемами интерфейса и радиомодем с блоком сопряжения, при этом, блок питания, выход блока управления, выход схемы часов реального времени, датчики тока через схемы интерфейса, непосредственно подключены ко входам микроконтроллера, выходы которого подключены ко входу блока индикации и через блок сопряжения - к радиомодему, причем входы датчиков тока подключены к трем входам устройства, к двум из которых подключены входы блока питания, а три выхода датчиков тока соединены с соответствующими выходами устройства.

Такое устройство позволяет полностью реализовать предложенный способ контроля и учета времени наработки электроэнергетического оборудования.

Введение датчиков тока позволяет измерять токи потребления электроэнергетического оборудования по каждой из фаз, преобразовывать измеряемый ток в цифровые коды и передавать по интерфейсу в микроконтроллер для обработки и тем самым использовать реальный критерий работоспособности электроэнергетического оборудования для измерения суммарного времени наработки его безотказной работы.

Введение радиомодема повышает функциональные возможности дистанционного пульта управления, в качестве которого может быть использован обычный сотовый телефон и, самое главное, существенно увеличить дальность дистанционного управления.

Все указанные признаки позволяют реализовать объективный контроль за рабочим состоянием электроэнергетического оборудования, обеспечивая эффективное использование его гарантированного рабочего ресурса.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит (см. фиг.1) микроконтроллер 1 с блоком питания 13, датчики тока 2, 3, 4 и схемы интерфейса 5, 6, 7, блок индикации и сигнализации 8, блок управления 9, часы реального времени 10, радиомодем 11 и блок сопряжения 12. Реализация данного устройства выполняется по известным схемам с использованием микроконтроллера 1 типа PIC16F648A фирмы Microchip или подобной. В качестве датчиков тока 2, 3, 4 используются токовые трансформаторы. Каждая схема интерфейса 5, 6, 7 - это АЦП выполненные на микросхемах с последовательным интерфейсом AD7893 фирмы Analog Devices. Часы реального времени 10 используют микросхему, например, DS1302 с автономным источником питания. Блок индикации и сигнализации 8 содержит семисегментный светодиодный индикатор на несколько знакомест фирмы King Bright и пьезоизлучатель ЗП-18, блок управления 9 выполнен на кнопках типа ПКН 150. В качестве радиомодема 11 можно использовать GSM модем GR-64 фирмы Sony-Ericsson, выполнив блок сопряжения 12 на микросхеме МАХ232 фирмы MAXIM.

Одновременно с включением электроэнергетического оборудования подается напряжение на блок питания 13 устройства. Микроконтроллер 1 начинает работу, происходит выполнение управляющей программы, запуск АЦП схем интерфейса 5, 6, 7, считывание параметров заданных в энергонезависимой памяти микроконтроллера 1. Затем опрашиваются датчики тока 2, 3, 4 и сравниваются измеренные значения тока с соответствующими токовыми уставками, введенными или с помощью кнопок блока управления 9 или с помощью дистанционного пульта - сотового телефона виде CMC сообщений, Если значения измеренных токов всех трех фаз равны нулю, то это означает выключенное состояние электроэнергетического оборудования, если измеряемые токи больше токовых уставок, но не выходят за пределы допустимых норм, включается счетчик времени наработки электроэнергетического оборудования, реализованный программно в микроконтроллере. Во всех других случаях сигнализируется отказ в работе электроэнергетического оборудования как визуально так и звуковым сигналом с помощью блока индикации и сигнализации 8. Кроме того, передается соответствующее CMC сообщение по GSM каналу на номер сотового телефона, который используется в качестве дистанционного пульта управления. При превышении суммарного времени безотказной наработки электроэнергетического оборудования паспортного значения средней наработки на отказ, введенного или с помощью блока управления 9 или с помощью сотового телефона в виде CMC сообщения, сигнализируется выработка ресурса электроэнергетическим оборудованием как визуально, так и звуковым сигналом с помощью блока индикации и сигнализации, а также передачей соответствующего CMC сообщения по GSM каналу на номер сотового телефон, используемого в качестве пульта дистанционного управления. Данный способ был использован при экспериментальной проверке опытного образца мощной электроотопительной установки. Эксплуатация этого электроэнергетического оборудования с большим количеством инфракрасных обогревателей в течение отопительного сезона подтвердила высокую эффективность, выявления отказов электрообогревателей. В частности, быстро фиксировался отказ отдельных групп инфракрасных обогревателей, не выработавших свой ресурс при их выходе из строя по снижению тока потребления электроотопительной установкой.

Источники информации

1 Описание счетчиков времени наработки. В разделе новые разработки и новые технологии на сайте www.sibindustry.ru. Или письменно: Россия, г.Омск, 644046, ул.Учебная, 199-Б, к.410; контактное лицо: Зимина Анастасия Юрьевна; E-mail: adm@sibindustry.ru

2. Описание принципа работы счетчиков регистраторов, предназначенных для учета времени наработки электродвигателей и других электроагрегатов, регистрации даты/времени их включения или отключения, учета числа включений или отключений. ЗАО «СИБАВТО», 660021, г.Красноярск, Красная площадь, 5. Телефон: +7 (3912) 23-55-92, на сайте www.sibavtokrk.ru

Изобретение относится к эксплуатации электроэнергетического оборудования, в частности, используемого в отопительных системах. Согласно изобретению получают информацию о рабочем состоянии оборудования, обрабатывают ее и выдают команды на включение или выключение инкремента счетчика времени наработки. Особенность изобретения заключается в том, что в качестве упомянутой информации используют измеряемые токи потребления каждой фазой оборудования с учетом соответствия их паспортным значениям. Показания счетчика наработки сравнивают с паспортным значением средней наработки на отказ оборудования и при ее превышении сигнализируют о выработке оборудованием своего ресурса. Передачу данных о суммарном времени наработки оборудования, ввод данных о средней наработке на отказ и паспортных значений тока потребления оборудованием производят через радиомодем по GSM каналу, а в качестве дистанционного пульта управления используют сотовый телефон. Способ осуществляется устройством, содержащим микроконтроллер, блок управления, блок индикации и сигнализации, схему часов реального времени, блок питания, датчики тока со схемами интерфейса и радиомодем. Изобретение обеспечивает повышение объективности контроля и учета работоспособности и ресурса оборудования. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ контроля и учета времени наработки электроэнергетического оборудования, включающий в себя учет суммарного времени работы электроэнергетического оборудования на основе регистрации моментов его включения/выключения, даты и времени его включения/отключения и учета числа его включений/отключений, обработку этих данных и их индикацию, в том числе и на дисплее дистанционного пульта управления, отличающийся тем, что фиксацию моментов включения/выключения электроэнергетического оборудования производят по величинам измеряемых токов, потребляемых электроэнергетическим оборудованием, а рассчитываемое суммарное время работы электроэнергетического оборудования сравнивают с вводимой средней наработкой на отказ, гарантируемой производителем электроэнергетического оборудования, и при достижении суммарным временем работы электроэнергетического оборудования средней наработки на отказ включают предупредительный сигнал об отработке электроэнергетическим оборудованием своего рабочего ресурса, при этом о нормальном рабочем состоянии электроэнергетического оборудования судят по величинам потребляемых электроэнергетическим оборудованием токов по каждой из его фаз, причем величины потребляемых токов сравнивают с вводимыми паспортными значениями тока потребления электроэнергетического оборудования в том или ином режиме его работы, с отклонениями в рамках допустимых норм, при выходе за которые фиксируют отказ электроэнергетического оборудования и включают аварийную сигнализацию.2. Способ по п.1, отличающейся тем, что передачу данных о суммарном времени работы электроэнергетического оборудования и ввод данных о средней наработке на отказ и паспортных значений токов потребления электроэнергетического оборудования производят через радиомодем по GSM каналу, а в качестве дистанционного пульта управления используют сотовый телефон.3. Устройство для контроля и учета времени наработки электроэнергетического оборудования, включающее микроконтроллер, блок управления, блок индикации и сигнализации, схему часов реального времени, блок питания, отличающееся тем, что дополнительно содержит датчики тока со схемами интерфейса и радиомодем, связанный с микроконтроллером через блок сопряжения, при этом выход блока питания, выход блока управления, выход схемы часов реального времени и датчики тока через схемы интерфейса подключены ко входам микроконтроллера, выходы которого подключены ко входу блока индикации и сигнализации, причем входы трех датчиков тока являются соответствующими тремя входами устройства, к двум из которых подключены входы блока питания, а выходы трех датчиков тока являются соответствующими выходами устройства.