Устройство для присоединения к измерительному трансформатору Российский патент 2018 года по МПК G01R31/02 H01F38/20 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам присоединения к измерительным трансформаторам тока и напряжения электрических реле и приборов измерения и учета посредством контрольного кабеля.

Известно устройство [1] для присоединения к выводам вторичной обмотки измерительных трансформаторов тока и напряжения, состоящее из клеммного шкафа с присоединенными жилами контрольного кабеля, на другом конце которого подключены электрические реле и приборы измерения и учета.

Подключенные к измерительному трансформатору электрические реле и приборы измерения и учета могут быть установлены за сотни метров от главного щита управления объекта со значительным сопротивлением токовой жилы.

Так, измерительные трансформаторы тока работают в режиме короткого замыкания, иначе класс их точности достигается при минимально возможном сопротивлении нагрузки на вторичной обмотке.

Величина сопротивления нагрузки на вторичной обмотке регламентируется допустимой 10% погрешностью, которая приводится заводом в паспорте оборудования. В сопротивление нагрузки на вторичную обмотку входит сопротивление жилы контрольного кабеля, реле и токовых обмоток приборов измерения и учета. Сопротивление нелинейно и зависит от кратности сверх тока к номинальному.

Недостатком [1] является превышение допустимого сопротивления нагрузки на вторичную обмотку, в которую входит сопротивление жилы контрольного кабеля, реле и токовых обмоток приборов измерения и учета. Превышение является следствием больших расстояний от измерительного трансформатора до главного щита управления.

Известно [2], что измерительные трансформаторы напряжения работают в режиме холостого хода и класс точности достигается при максимально возможном сопротивлении нагрузки на вторичной обмотке.

В сопротивление нагрузки на вторичную обмотку входит сопротивление жилы контрольного кабеля, реле и обмоток напряжения приборов измерения и учета.

Недостатком [2] является превышение допустимой кратности номинального напряжения к величине «провала» напряжения. Существенным дополнительным общим недостатком [1, 2] является подверженность контрольного кабеля влиянию сторонних электромагнитных полей, что отражается на надежности и качестве работы реле, приборов измерения и учета. Использование экранированного контрольного кабеля полностью проблему не исключает.

Целью изобретения является уменьшение влияния на класс точности измерительных трансформаторов сопротивления жилы контрольного кабеля, подключенных реле и приборов измерения и учета, а также влияния внешних электромагнитных полей на контрольный кабель, передающий информацию от измерительных трансформаторов.

Цель достигается тем, что устройство для присоединения ко вторичной обмотке измерительного трансформатора электрической нагрузки, содержащее на каждой фазе измерительный трансформатор тока или напряжения, клеммный шкаф и подключенный к нему контрольный кабель, упомянутый клеммный шкаф дополнен каскадно подключенными к выводам вторичной обмотки:

- нагрузочным сопротивлением и вводами первого блока из выпрямителя со стабилитроном;

- к выводам первого блока из выпрямителя со стабилитроном подключены вводы второго блока из формирователя прямоугольного импульса, поступающего аналогового сигнала;

- к выводам второго блока из формирователя прямоугольного импульса, поступающего аналогового сигнала, подключены вводы третьего блока из преобразователя цифровой информации, поступающего прямоугольного импульса;

- к выводам третьего блока преобразователя цифровой информации, поступающего прямоугольного импульса, подключены вводы четвертого блока из преобразователя оптической информации, поступающей в него цифровой информации;

- к выводу четвертого блока из преобразователя оптической информации, поступающей в него цифровой информации, подключен оптико-волоконный кабель для передачи информации к реле и приборам измерения и учета, расположенных на главном щите управления объекта.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где 1 - измерительный трансформатор (тока или напряжения); 2 - сопротивление нагрузки; 3 - первый блок из выпрямителя, фильтра и стабилитрона; 4 - второй блок из формирователя прямоугольных импульсов аналогового сигнала; 5 - третий блок из преобразователя прямоугольных импульсов в цифровую информацию; 6 - четвертый блок из преобразователя цифровой информации в оптическую; 7 - оптико-волоконный кабель передачи информации оптической в главный щит управления (ГЩУ) объекта; А - фаза А проводника; В - фаза В проводника; С - фаза В проводника.

Принцип действия устройства. Измерительный трансформатор (1) тока бывает встроен в оборудование, например, серии ТВТ в вводы трансформатора или ТВ в вводы выключателя, а также как отдельное электрооборудование серии, например, ТФНД с количеством вторичных обмоток от двух до четырех: 200/5; 300/5; 400/5; 600/5 (в числителе - первичный, в знаменателе - вторичный номинальные токи 5А). В РФ также выпускают трансформаторы с вторичным номинальным током в 1 А. Измерительный трансформатор (1) напряжения выпускается в трехфазном, например, НАМИ, НТМИ и пофазном исполнении НОМ, НКФ как отдельное электрооборудование с коэффициентом трансформации U/100 В (в числителе - первичное напряжение, в знаменателе - вторичное линейное номинальные напряжения). На выводы вторичной обмотки шунтом включено нагрузочное сопротивление (2) для трансформатора тока величиной 0,1 Ом и менее, а для трансформатора напряжение 1,0 МОм и более. На выводы вторичной обмотки (на фигуре изображены условно снизу на блоках (1) пара отрезков - выводы) также подключены вводы первого (3) блока из выпрямителя, фильтра и стабилитрона. В случае нормального режима величина сигнала на выводе первого блока равна по основной гармонике действующего значения, уменьшенного, в принципе, на коэффициент трансформации. В случае переходного режима, величина импульса так же равна по основной гармонике действующего значения, уменьшенное, в принципе, на коэффициент трансформации. С вывода первого блока (3) сигнал и импульс поступает на ввод второго блока (4) из формирователя прямоугольных импульсов аналогового сигнала или импульса пропорционально уменьшенное на коэффициент передачи блока. Далее с вывода второго (4) блока прямоугольные сигналы или импульсы, пропорциональные по величине аналогового сигнала или импульса, поступают на ввод третьего блока (5) из преобразователя прямоугольных сигналов или импульсов в цифровую информацию, в котором величина прямоугольных сигналов или импульсов показана цифрой. Затем цифровая информация с вывода третьего блока (5) поступает на ввод четвертого блока (6) из преобразователя цифровой информации в оптическую информацию, в которой мощность светового потока пропорциональна величинам цифровой информации. Далее световой поток по оптико-волоконному (7) кабелю передается устройствам в ГЩУ для обратного преобразования в цифровую или прямоугольную по форме информацию, для дальнейшей обработки или использования. На каждом из этапов используемая информация приводится к параметру первичной обмотке измерительного трансформатора (1). При этом в ГЩУ подключены к оптико-волоконному кабелю через блок обратного преобразования оптической информации в цифровую и далее блок обратного преобразования цифровой в аналоговую импульсную прямоугольную. Становится возможным присоединение к выводам блоков обратного преобразования цифровому блоку и блоку прямоугольного импульса столь необходимого количества реле, приборов измерения и учета, причем на величину класса точности измерительного трансформатора (1) это не влияет.

С использованием оптико-волоконного кабеля исключается влияние внешних электромагнитных полей на процесс кабельной передачи информации с измерительного трансформатора (1) в контролируемый пункт ГЩУ. Этим выполняется поставленная цель.

Положительным дополнительным эффектом от внедрения предлагаемого изобретения является то, что появляются следующие возможности:

- расширение функциональных возможностей измерительного трансформатора в части увеличения количества подключаемых реле и приборов;

- уменьшения количества вторичных обмоток и их классов точности. Возможно присоединение к одной вторичной обмотке высокого класса точности цепей измерения, учета и реле;

- представляется упрощения конструкции измерительного трансформатора в части его компактности.

Использованные источники.

1. Техническое обслуживание измерительных трансформаторов тока и напряжения. Изд. НЦ ЭНАС, г. Москва, 2002 г.

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. М., Энергоатомиздат, 1998 г.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении влияния на класс точности измерительного трансформатора сопротивления жилы контрольного кабеля, подключенных реле и приборов измерения и учета, а также влияния внешних электромагнитных полей на контрольный кабель, передающий информацию от измерительных трансформаторов. На выводы вторичной обмотки шунтом включено нагрузочное сопротивление (2), а также подключены вводы первого (3) блока из выпрямителя, фильтра и стабилитрона. В случае нормального или переходного режима величина сигнала на выводе первого блока равна по основной гармонике действующего значения, уменьшенного на коэффициент трансформации. С вывода первого блока (3) сигнал и импульс поступает на ввод второго блока (4) из формирователя прямоугольных импульсов аналогового сигнала или импульса, пропорционально уменьшенного на коэффициент передачи блока. Далее с вывода второго (4) блока прямоугольные сигналы или импульсы, пропорциональные по величине аналогового сигнала или импульса, поступают на ввод третьего блока (5) из преобразователя прямоугольных сигналов или импульсов в цифровую информацию. Затем цифровая информация с вывода третьего блока (5) поступает на ввод четвертого блока (6) из преобразователя цифровой информации в оптическую информацию, в которой мощность светового потока пропорциональна величинам цифровой информации. Далее световой поток по оптико-волоконному (7) кабелю передается устройствам в главный щит управления для обратного преобразования в цифровую или прямоугольную по форме информацию для дальнейшей обработки или использования. 1 ил.

Устройство для присоединения к измерительному трансформатору, содержащее для каждой фазы измерительного трансформатора тока или напряжения клеммный шкаф и подключенный к нему контрольный кабель, отличающееся тем, что клеммный шкаф дополнен каскадно подключенными к выводам вторичной обмотки: нагрузочным сопротивлением и вводами первого блока из выпрямителя со стабилитроном, а к его выводам подключены вводы второго блока из формирователя прямоугольного импульса поступающего аналогового сигнала, и к выводам второго блока подключены вводы третьего блока из преобразователя цифровой информации поступающего прямоугольного импульса, а к выводам третьего блока подключены вводы четвертого блока из преобразователя оптической информации, поступающей в него цифровой информации, и к его выводу подключен оптико-волоконный кабель передачи информации к реле и приборам измерения и учета на главном щите управления объекта.