Прибор учета высоковольтный Российский патент 2020 года по МПК G01R21/00 G01D4/00 

Область техники

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным приборам для измерения электрической энергии в сетях переменного тока промышленной частоты.

Уровень техники

В настоящее время известны высоковольтные приборы учета, размещаемые как на опорах ЛЭП, так и подвесные, монтируемые непосредственно на силовых проводах. При этом монтаж может осуществляться с разрывом фазных проводов или без него.

Известен высоковольтный счетчик электрической энергии по патенту РФ на полезную модель №96981 (МПК G01R 22/10, опубликовано 20.08.2010). Счетчик содержит высоковольтный масштабный преобразователь напряжения, входы которого подключены параллельно нагрузке, а один его выход связан с одним входом по напряжению измерительной части счетчика, другой его выход и другой вход по напряжению измерительной части счетчика соединены с общей точкой измерительной части счетчика (землей), измерительный трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в рассечку провода последовательно с нагрузкой, а оба вывода его вторичной обмотки соединены с обоими входами по току измерительной части счетчика, общая точка измерительной части счетчика (земля) соединена с проводом, в рассечку которого включена первичная обмотка измерительного трансформатора тока.

Недостатком данного технического решения является необходимость разрыва проводов при монтаже прибора.

Известен счетчик электрической энергии по патенту РФ на полезную модель №85669 (МПК G01R 22/10, опубликовано 10.08.2009). Счетчик выполнен в виде внешнего датчика мощности и базового блока, соединенных каналом связи, причем внешний датчик мощности содержит включенный между фазным и нулевым проводами датчик напряжения нагрузки и датчик тока, выходы которых соединены со входами перемножителя, выходом связанного с дополнительным блоком математической обработки сигналов, выход которого подключен к первому приемопередатчику, связанному с одним концом канала связи, а базовый блок содержит второй приемопередатчик, связанный с одной стороны с другим концом канала связи, а со второй стороны - с основным блоком математической обработки сигналов, одним выходом подключенным к блоку индикации результатов измерения, а другим выходом - к блоку дистанционной передачи данных, при этом во внешний датчик мощности введен измерительный трансформатор тока, образуя с ним единый конструктивный модуль, причем первичная обмотка измерительного трансформатора тока включена в фазный провод последовательно с нагрузкой, а вторичная обмотка соединена со входами датчика тока.

Недостатками данного технического решения являются разделение функций измерения мощности и обработки сигналов в отдельных блоках, разнесенных в пространстве на значительное расстояние (измерительный блок расположен на проводе высоковольтной линии, а базовый блок на стороне низкого напряжения в помещении). Это требует обеспечения надежной связи между блоками, удаленными друг от друга.

Известен интеллектуальный прибор учета электроэнергии РиМ 384.01/2, РиМ 384.02/2 (руководство по эксплуатации http://zao-rim.ru/public/files/cat_cnt_rim384/dat/RE_RiM_384.pdf). Конструктивно прибор выполнен в виде двух ДЭИ (датчик измерения энергии), включенных по схеме Арона. ДЭИ измеряют фазный ток и линейное напряжение. Один из них является ведущим, а второй - ведомым. Монтаж прибора осуществляется на соответствующих фазных проводах высоковольтной линии вблизи опоры. Во время работы ДИЭ непрерывно обмениваются измерительной информацией по служебному интерфейсу RF2 (радиоканал). Каждый ДИЭ выполнен в виде двух корпусов, соединенных изолированным высоковольтным проводом.

Недостатками данного технического решения является выполнение каждого датчика в виде двух высоковольтных модулей, использование для обмена служебной информацией радиоканала, обладающего низкой помехоустойчивостью.

Наиболее близким к заявляемому изобретению аналогом (прототипом) является интеллектуальный прибор учета электроэнергии РиМ 384.01/2, РиМ 384.02/2.

Раскрытие изобретения

Основной задачей заявляемого изобретения является повышение: надежности работы высоковольтного прибора учета.

Данная задача решается за счет того, что в заявляемом приборе учета каждый измерительный модуль содержит передающий и приемный оптоэлектронные модули, комбинированный оптический кабель, содержащий оптические волокна и токоведущие жилы, при этом токоведущие жилы включены в цепь напряжения, а каждое оптическое волокно включено между передающим и приемным модулями соответствующих измерительных модулей и образует оптическую цепь с помощью оптических соединителей, размещаемых в зонах подключения цепей напряжения.

Технический результат заключается в увеличении скорости обмена данными по каналу связи и повышении помехоустойчивости передачи данных.

Технический результат достигается тем, что в высоковольтном приборе учета, содержащем измерительные модули с оптическими выходами для передачи данных, источники питания, при этом цепь тока каждого измерительного модуля подключена в соответствующий провод сети, а цепь напряжения подключена между этим проводом и точкой измерения напряжения сети, при этом, по меньшей мере, один из измерительных модулей дополнительно осуществляет обработку данных, получаемых от других измерительных модулей, каждый измерительный модуль содержит передающий и приемный оптоэлектронные модули, комбинированный оптический кабель, содержащий оптические волокна и токоведущие жилы, при этом токоведущие жилы включены в цепь напряжения, а каждое оптическое волокно включено между передающим и приемным модулями соответствующих измерительных модулей и образует оптическую цепь с помощью оптических соединителей, размещаемых в зонах подключения цепей напряжения.

Использование оптического канала передачи данных вместо радиоканала (как в ближайшем аналоге) позволяет увеличить скорость передачи данных, улучшает помехоустойчивость связи за счет более надежной защиты от воздействий внешней среды и электромагнитных, а также снижения конфликтности между каналами связи при увеличении их количества.

Признаки, отличительные от наиболее близкого аналога, следующие: каждый измерительный модуль содержит передающий и приемный оптоэлектронные модули, комбинированный оптический кабель, содержащий оптические волокна и токоведущие жилы, при этом токоведущие жилы включены в цепь напряжения, а каждое оптическое волокно включено между передающим и приемным модулями соответствующих измерительных модулей и образует оптическую цепь с помощью оптических соединителей, размещаемых в зонах подключения цепей напряжения.

Частные случаи выполнения полезной модели следующие:

- прибор учета содержит два измерительных модуля, токовые цепи каждого из которых включены к одному из двух проводов сети, к третьему проводу которой подключены токоведущие жилы комбинированных оптических кабелей, при этом каждый оптический кабель содержит два оптических волокна с кабельными частями оптических соединителей;

- прибор учета содержит три измерительных модуля, токоведущие жилы их комбинированных оптических кабелей соединены вместе, при этом каждый оптический кабель содержит два оптических волокна с кабельными частями оптических соединителей;

- место соединения комбинированных оптических кабелей закреплено на заземленной части;

- прибор учета содержит три измерительных модуля, токоведущие жилы их комбинированных оптических кабелей подключены к проводам сети, образуя замкнутый треугольник, при этом оптический кабель содержит одно оптическое волокно с кабельной частью оптического соединителя, подключаемому к соответствующему оптоэлектрическому модулю другого измерительного модуля.

Краткое описание чертежей

Полезная модель иллюстрируется чертежами:

фигура 1 - схема прибора учета высоковольтного с двумя измерительными модулями;

фигура 2 - схема прибора учета высоковольтного с тремя измерительными модулями с соединенными вместе токоведущими жилами их комбинированных оптических кабелей;

фигура 3 - схема прибора учета высоковольтного с тремя измерительными модулями с соединенными вместе токоведущими жилами их комбинированных оптических кабелей, место соединения закреплено на заземленной части;

фигура 4 - схема прибора учета высоковольтного с тремя измерительными модулями с соединенными в замкнутый треугольник токоведущими жилами их комбинированных оптических кабелей, при этом каждый оптический кабель содержит одно оптическое волокно.

Заявляемый высоковольтный прибор учета (фигуры 1, 2, 3, 4) содержит измерительные модули 1, цепь тока 3, цепь напряжения 5, приемный оптоэлектронный модуль 7, передающий оптоэлектронный модуль 8, комбинированный оптический кабель 9, имеющий в своем составе оптические волокна 10 и токоведущие жилы 11. Измерительные модули высоковольтного прибора учета подключаются к проводам сети 4. Зона подключения цепи напряжения 13 высоковольтного прибора учета содержит оптические соединители 12, точку измерения напряжения сети 6, относительно которой производится измерение напряжения сети, место соединения токоведущих жил комбинированного кабеля 15.

Осуществление изобретения

Высоковольтный прибор учета (фигуры 1, 2, 3, 4) работает следующим образом. Измерительные модули 1, подключенные к фазным проводам сети 4 при помощи цепей тока 3 и цепей напряжения 5, измеряют соответствующие значения тока и напряжения, обрабатывают полученные измерения по заданному алгоритму, вычисляют остальные величины. Полученные данные совместно со служебной информацией поступают в передающий оптоэлектронный модуль 8, который преобразует их в оптический сигнал. Далее сигнал через оптическую цепь поступает в приемный оптоэлектронный модуль 7 одного из измерительных модулей 1 (который является ведущим), ответственного за обработку данных. Оптическая цепь реализуется через комбинированный оптический кабель 9, имеющий в составе оптические волокна 10, по которым передаются сигналы. Соединение между собой оптических волокон 10, идущих от передающих оптоэлектронных модулей 8 с оптическими волокнами 10, идущими от приемных оптоэлектронных модулей 7 осуществляется через оптические соединители 12, расположенные в зоне подключения цепей напряжения 13. Дополнительно комбинированный оптический кабель 9 имеет в своем составе токоведущие жилы 11, подключенные к точке 6 измерения напряжения сети. Оптические соединители размещаются в защитных корпусах.

При реализации высоковольтного прибора учета, изображенного на фигуре 2, предусмотрено три измерительных модуля 1, токоведущие жилы 11 их комбинированных оптических кабелей 9 соединены вместе 15, при этом каждый оптический кабель 9 содержит два оптических волокна 10 с кабельными частями оптических соединителей 12.

При реализации заявляемого изобретения, показанной на фигуре 3 схема выполнения аналогична схеме по фигуре 2, но токоведущие жилы 11 оптического комбинированного кабеля соединены в точке 15 и закреплены на заземленной части.

Реализацией изобретения по фигуре 4 предусмотрено три измерительных модуля 1, токоведущие жилы 11 их комбинированных оптических кабелей 9 подключены к проводам сети 4, образуя замкнутый треугольник, при этом оптический кабель 9 содержит одно оптическое волокно 10, подключаемое к соответствующим приемным 7 и передающим 8 оптоэлектронным модулям измерительных модулей 1.

Таким образом, использование оптического канала по заявляемой полезной модели позволяет исключить влияние внешних климатических и электромагнитных помех и увеличивает скорость обмена данными.

Предложенное устройство относится к средствам для измерения электрической энергии в сетях переменного тока промышленной частоты. Прибор учета высоковольтный содержит измерительные модули с оптическими выходами для передачи данных, источники питания, цепь тока каждого измерительного модуля подключена в соответствующий провод сети, а цепь напряжения подключена между этим проводом и точкой измерения напряжения сети, при этом по меньшей мере один из измерительных модулей дополнительно осуществляет обработку данных, получаемых от других измерительных модулей. При этом каждый измерительный модуль содержит передающий и приемный оптоэлектронные модули, комбинированный оптический кабель, включающий в себя оптические волокна и токоведущие жилы, при этом токоведущие жилы включены в цепь напряжения, а каждое оптическое волокно включено между передающим и приемным модулями соответствующих измерительных модулей и образует оптическую цепь с помощью оптических соединителей, размещаемых в зонах подключения цепей напряжения. Технический результат - увеличение скорости обмена данными по каналу связи и повышение помехоустойчивости передачи данных. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Прибор учета высоковольтный, содержащий измерительные модули с оптическими выходами для передачи данных, источники питания, цепь тока каждого измерительного модуля подключена в соответствующий провод сети, а цепь напряжения подключена между этим проводом и точкой измерения напряжения сети, при этом по меньшей мере один из измерительных модулей дополнительно осуществляет обработку данных, получаемых от других измерительных модулей, отличающийся тем, что каждый измерительный модуль содержит передающий и приемный оптоэлектронные модули, комбинированный оптический кабель, содержащий оптические волокна и токоведущие жилы, при этом токоведущие жилы включены в цепь напряжения, а каждое оптическое волокно включено между передающим и приемным модулями соответствующих измерительных модулей и образует оптическую цепь с помощью оптических соединителей, размещаемых в зонах подключения цепей напряжения.

2. Прибор учета высоковольтный по п. 1, отличающийся тем, что содержит два измерительных модуля, токовые цепи каждого из которых подключены к одному из двух проводов сети, к третьему проводу которой подключены токоведущие жилы комбинированных оптических кабелей, при этом каждый оптический кабель содержит два оптических волокна с кабельными частями оптических соединителей.

3. Прибор учета высоковольтный по п. 1, отличающийся тем, что содержит три измерительных модуля, токоведущие жилы их комбинированных оптических кабелей соединены вместе, при этом каждый оптический кабель содержит два оптических волокна с кабельными частями оптических соединителей.

4. Прибор учета высоковольтный по п. 1, отличающийся тем, что место соединения комбинированных оптических кабелей закреплено на заземленной части.

5. Прибор учета высоковольтный по п. 1, отличающийся тем, что содержит три измерительных модуля, токоведущие жилы их комбинированных оптических кабелей подключены к проводам сети, образуя замкнутый треугольник, при этом оптический кабель содержит одно оптическое волокно с кабельной частью оптического соединителя, подключаемое к соответствующему оптоэлектрическому модулю другого измерительного модуля.