ТЕСТОВАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ОСНОВНОЕ УСТРОЙСТВО И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2023 года по МПК H05K5/00 G01R1/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к тестовой системе для тестирования электрического устройства, управляемого с помощью электрического напряжения или электрического тока, к основному портативному устройству и дополнительному портативному устройству для тестирования такого электрического устройства и к гибридному кабелю для соединения основного портативного устройства с дополнительным портативным устройством.

В частности, изобретение относится к области техники измерений высокого напряжения и высокого тока и относится, в частности, к тестовой системе для тестирования устройства высокого напряжения, к основному портативному устройству и дополнительному портативному устройству для тестирования устройства высокого напряжения и к гибридному кабелю для соединения основного портативного устройства с дополнительным портативным устройством.

Уровень техники

В питающих электроэнергетических сетях, устройства высокого напряжения или, если обобщать, электрические энергетические устройства, такие как силовые трансформаторы или коммутационные устройства, повсеместно используются для того, чтобы преобразовывать и распределять электрическую энергию. Здесь, дополнительные электрические энергетические устройства, такие как преобразователи высокого напряжения или преобразователи высокого тока, прерыватели цепи, генераторы мощности или реле, привычно используются для того, чтобы формировать и распределять электрическую энергию, либо в качестве компонентов системы защиты. Такие электрические энергетические устройства или, дополнительно, электрические энергетические устройства, такие как электромоторы, также используются в промышленном окружении.

Чтобы вводить в действие или обслуживать инфраструктурные объекты с такими устройствами высокого напряжения, необходимо анализировать их функции и характеристики, при этом подходящий тестовый сигнал применяется к соответствующему тестовому объекту, и результирующий тестовый отклик тестового объекта записывается и оценивается для того, чтобы измерять соответствующую измеряемую переменную. Примеры означенного представляют собой измерения электрических контактных сопротивлений, характеристик коммутации, характеристик проводимости, коэффициента трансформации или коэффициентов потерь такого тестового объекта и измерения изоляции или измерения частичного разряда и т.д.

Такие тесты часто выполняются в поле (в полевых условиях), т.е. на открытом воздухе или в промышленном окружении. В этом случае, в частности, для использования в поле, используемое оборудование должно быть легким, иметь возможность использоваться гибко и быть прочным для транспортировки в релевантное местоположение использования.

Сущность изобретения

Следовательно, существует потребность в тестовой системе для тестирования электрического устройства, в частности, устройства высокого напряжения, которое является удобным в транспортировке и которое имеет хорошую производительность и широкий диапазон функций и которое также предоставляет высокую степень безопасности работы.

Изобретение удовлетворяет эти потребности посредством тестовой системы для тестирования электрического устройства по п. 1, основного портативного устройства для тестирования электрического устройства по п. 16, дополнительного портативного устройства для тестирования электрического устройства по п. 18 и посредством гибридного кабеля для соединения основного портативного устройства с дополнительным портативным устройством по п. 20. Преимущественные варианты осуществления, дальнейшие усовершенствования и разновидности настоящего изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение предпочтительно может использоваться для того, чтобы тестировать устройство высокого напряжения, но не ограничено этим. Изобретение также может использоваться аналогично для того, чтобы анализировать рабочее оборудование в диапазоне низких напряжений или в диапазоне средних напряжений, т.е. в общем, при всех уровнях напряжения.

Тестовая система, сформированная для тестирования электрического устройства, включает в себя основное портативное устройство с кожухом и механическим соединительным узлом, расположенным на кожухе, или с соответствующим соединительным механизмом и электрическим соединительным узлом или электрическом штепсельном интерфейсом, расположенным на кожухе. Кроме того, тестовая система включает в себя дополнительное портативное устройство, которое является отдельным от основного портативного устройства и которое имеет кожух и механический соединительный узел, расположенный на этом кожухе, и электрический соединительный узел, расположенный на этом кожухе. Основное портативное устройство может механически соединяться с дополнительным портативным устройством разъемным способом для того, чтобы формировать конструктивный блок, посредством стыковки механических соединительных узлов, причем имеется возможность формировать электрическое соединение между основным портативным устройством и дополнительным портативным устройством через электрические соединительные узлы.

Изобретение предпочтительно формируется с возможностью тестирования электрического устройства высокого напряжения. С точки зрения изобретения, здесь следует понимать, что "устройство высокого напряжения" представляет собой любое устройство, которое работает с высоким электрическим напряжением, т.е. с напряжением в диапазоне, по меньшей мере, в 1 кВ, либо, соответственно, с высоким электрическим током.

Кроме того, с точки зрения изобретения, следует понимать, что "портативный" означает то, что система и соответствующее устройство могут транспортироваться и, в частности, могут носиться пользователем.

Преимущество основного портативного устройства и дополнительного портативного устройства, каждое из которых имеет отдельные кожухи, состоит, в частности, в том, что они могут транспортироваться отдельно в соответствующее местоположение использования, в частности, при использовании в поле. Также появляется возможность расширять функциональность тестовой системы посредством различных дополнительных устройств, в зависимости от измерений/тестов, которые должны выполняться.

Как основное устройство, так и дополнительное устройство, согласно предпочтительному примеру проектирования, могут формироваться в качестве независимого тестового устройства, в частности, в качестве тестового устройства высокого напряжения, при этом тестовая система с переменным функционированием и/или расширенным диапазоном функций получается посредством стыковки основного устройства с дополнительным устройством, причем эта тестовая система внешне выглядит как конструктивный блок с надлежащим сформированным комбинированным измерительным устройством. Если стыковка между основным устройством и дополнительным устройством расцепляется, основное устройство и дополнительное устройство могут работать снова в качестве отдельных измерительных устройств.

Когда основное устройство стыкуется с дополнительным устройством, основное устройство может, в частности, принимать на себя управление формированием тестовых сигналов для электрического устройства, которое должно тестироваться, или автоматическое управление последовательностью всего теста и может иметь, соответственно, сформированное устройство управления с этой целью.

Аналогично, основное устройство может иметь устройство усиления мощности, которое формирует сигнал мощности, который передается в оборудование для тестовых сигналов дополнительного устройства, с тем чтобы формировать, в зависимости от этого, в дополнительном устройстве, тестовый сигнал, который должен выводиться в электрическое устройство, которое должно тестироваться, в частности, тестовый сигнал высокого напряжения с напряжением, по меньшей мере, в 1 кВ.

Тестовый отклик электрического устройства, которое должно тестироваться, на тестовый сигнал предпочтительно оценивается посредством измерительного устройства основного устройства для измерения требуемой измеряемой переменной электрического устройства, при этом тестовый отклик может записываться посредством дополнительного устройства и передаваться в основное устройство с этой целью. В этом случае, дополнительное устройство в силу этого оснащается всеми измерительными вводами и измерительными выводами для того, чтобы иметь возможность выполнять непосредственно измерение. Этот подход, в частности, может рекомендоваться при тестировании преобразователей напряжения, в частности, преобразователей высокого напряжения. Тем не менее, тестовый отклик аналогично может также записываться и оцениваться непосредственно посредством основного устройства. Второй подход может рекомендоваться для тестирования преобразователей тока, в частности, преобразователей высокого тока.

При стыковке основного устройства с дополнительным устройством, можно получать компактный и управляемый конструктивный блок, в частности, если основное устройство и дополнительное устройство имеют идентичные или практически аналогичные размеры на своих контактных поверхностях, на которых они могут механически стыковаться или соединяться между собой через механические соединительные узлы. Основное устройство и дополнительное устройство предпочтительно имеют идентичный форм-фактор, т.е. имеют идентичные или практически аналогичные наружные размеры.

Если компоновка электрических соединений надлежащим образом выбирается, основное портативное устройство и дополнительное портативное устройство могут соединяться даже только (точно) с помощью одного кабеля для тестирования электрического устройства. Это позволяет сделать обращение (в частности, в поле) более простым и/или более надежным. Кабель может иметь форму гибридного кабеля, при этом сигналы мощности и сигналы данных и/или сигналы безопасности могут передаваться между основным портативным устройством и дополнительным портативным устройством через кабель. В частности, гибридный кабель формируется таким образом, что различные сигналы или элементы информации могут передаваться одновременно. С этой целью, отдельные провода могут предоставляться в гибридном кабеле для каждого типа сигнала, но при этом различные сигналы или элементы информации также могут иметь возможность передаваться через общий провод.

В одном варианте осуществления, основное портативное устройство может формироваться без силового трансформатора или трансформатора высокого напряжения/трансформатора высокого тока, но силовой трансформатор - в той мере, в какой такой силовой трансформатор требуется для выполнения, посредством тестовой системы, определенных тестов - предоставляется только в релевантном дополнительном портативном устройстве. Таким преимущественным способом, вес основного портативного устройства может уменьшаться, и/или тестовая система (в случае необходимости модульно разделенная на несколько частей, к примеру, на основное устройство и дополнительное устройство) может транспортироваться проще.

Посредством использования основного устройства и отдельного дополнительного устройства, в общем, можно разделять функции требуемой тестовой системы между основным устройством и дополнительным устройством таким образом, что общая вариабильность и гибкость, а также безопасность работы может повышаться. При использовании основного устройства с набором из нескольких различных дополнительных устройств, которые имеют различные функции и/или компоненты, можно получать, посредством выбора этого дополнительного устройства, подходящего в каждом случае, модульно конструируемую тестовую систему, функциональность которой оптимально подходит к релевантным обстоятельствам на месте и к соответствующим требуемым тестовым условиям.

Дополнительные преимущества, признаки и возможный вариант применения выявляются из нижеприведенного подробного описания примеров проектирования и/или из чертежей.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение поясняется подробнее со ссылками чертежи с использованием преимущественных примеров проектирования. Идентичные элементы или конструктивные элементы в примерах проектирования содержат идентичные ссылки с номерами, если не описано иное, либо если из контекста не вытекает иное.

Фиг. 1 показывает тестовую систему согласно одному варианту осуществления;

Фиг. 2 показывает основное портативное устройство согласно одному варианту осуществления; и

Фиг. 3 показывает гибридный кабель согласно одному варианту осуществления.

Чертежи представляют собой схематичные иллюстрации различных вариантов осуществления и/или примеров проектирования настоящего изобретения. Элементы и/или конструктивные элементы, проиллюстрированные на чертежах, не обязательно иллюстрируются в истинном масштабе. Наоборот, различные элементы и/или конструктивные элементы, проиллюстрированные на чертежах, воспроизводятся таким образом, что их функция и/или их назначение может пониматься специалистами в данной области техники.

Соединения и стыковки, проиллюстрированные на чертежах, между функциональными блоками и элементами также могут реализовываться как косвенные соединения или стыковки. В частности, соединения для передачи данных могут формироваться проводными или беспроводными, т.е., в частности, в качестве радиосоединения. Для понятности, определенные соединения, к примеру, электрические соединения, к примеру, для подачи энергии, также могут не иллюстрироваться.

Подробное описание примеров проектирования

Далее изобретение описывается посредством тестирования устройства высокого напряжения, но без ограничения означенным. Изобретение также может использоваться аналогично для того, чтобы анализировать рабочее оборудование в диапазоне низких напряжений или в диапазоне средних напряжений, т.е. в общем, при всех уровнях напряжения.

Фиг. 1 схематично иллюстрирует тестовую систему 10 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения для тестирования устройства высокого напряжения, т.е. электрического устройства, которое работает с высоким электрическим напряжением или вместо этого с надлежащим высоким электрическим током.

В одном примере проектирования, тестовая система 10 имеет основное портативное устройство 100 и дополнительное портативное устройство 300 и еще одно дополнительное портативное устройство 200, которые соединяются между собой каждый через один гибридный кабель; в некоторых разновидностях, каждый через один гибридный кабель 20 тестовой системы 10.

Кроме того, фиг. 1 также иллюстрирует устройство 30 высокого напряжения, которое должно тестироваться.

Основное портативное устройство 100 имеет кожух 140 с поверхностью 141 пола, боковой поверхностью 142 и верхней стороной 143. Поверхность 141 пола должна быть обращена к подповерхности, когда основное портативное устройство 100 размещается на ней. Соответственно, дополнительное портативное устройство 200 имеет кожух 240 с поверхностью 241 пола, боковой поверхностью 242 и верхней стороной 243. Дополнительное портативное устройство 300 также имеет кожух 340, причем он, в некоторых разновидностях, может соответствовать кожуху 240 дополнительного портативного устройства 200 с непроиллюстрированными соответствующими электрическими соединениями и механическими соединительными элементами и дополнительными деталями, для понятности.

Кроме того, кожухи 140, 240 основного портативного устройства 100 и дополнительного портативного устройства 200 имеют механические соединительные элементы 145, 245, которые выполнены с возможностью соединять основное портативное устройство 100 с этим дополнительным устройством 200 разъемным способом, в частности, с напряженной посадкой, с геометрическим замыканием или с фрикционным замыканием, когда оно помещается посредством своей поверхности 141 пола на верхнюю сторону 243 этого дополнительного устройства 200. Таким преимущественным способом, основное устройство 100 и дополнительное устройство 200 могут механически соединяться между собой (к примеру, в поле), в результате чего, в частности, работа основного портативного устройства может упрощаться, и/или обращение с тестовой системой 10 может улучшаться.

В примере проектирования, проиллюстрированном на фиг. 1, основное устройство 100 помещается на дополнительное устройство 200, так что поверхность 141 пола основного устройства 100 расположена на верхней стороне 243 дополнительного устройства. Размеры поверхности 141 пола и верхней стороны 243 предпочтительно являются такими, что они в основном соответствуют друг другу, так что общая компактная унифицированная конструкция может получаться, когда основное устройство 100 стыкуется с дополнительным устройством. Как указано на фиг. 1, отдельные устройства 100, 200, 300, в общем, могут в основном иметь идентичный форм-фактор, т.е. идентичные наружные размеры.

Каждое из устройств 100, 200, 300 предпочтительно формируется в качестве независимого измерительного устройства.

В этом отношении, основное портативное устройство 100 имеет соединительный узел 120, дополнительный соединительный узел 121 и одно или более тестовых соединений 130 для соединения устройства 30 высокого напряжения, которые располагаются на кожухе 140. Соединительный узел 120 (и, соответственно, дополнительный соединительный узел 121) предпочтительно имеет только соединения 122, 128, которые разнесены друг от друга менее, чем на предварительно определенное разнесение таким образом, что все они могут соединяться точно с одним концом гибридного кабеля 20. Как результат, соединение гибридного кабеля может упрощаться, и спутывание кабелей может не допускаться по сравнению с другими системами с несколькими кабелями или большими разнесениями, и в силу этого безопасность может повышаться. Первая группа 122 соединений соединительного узла 120 выполнена с возможностью выводить сигнал мощности, и вторая группа 128 соединений соединительного узла 120 выполнена с возможностью обмена данными. Помимо этого, дополнительная группа соединений (не показана) для передачи сигналов безопасности может предоставляться, чтобы за счет этого управлять функциями обеспечения безопасности тестовой системы.

Еще одно дополнительное портативное устройство 200 имеет соответствующий соединительный узел 220, который располагается на боковой поверхности 242. Соединительный узел 220 предпочтительно также имеет соединения 222, 228, которые разнесены друг от друга менее, чем на предварительно определенное разнесение. Первая группа 222 соединений соединительного узла 220 выполнена с возможностью принимать сигнал мощности, и вторая группа 228 соединений соединительного узла 220 еще одного дополнительного портативного устройства 200 выполнена с возможностью обмена данными и/или с возможностью передачи сигналов безопасности. Один из гибридных кабелей 20 соединяется посредством одного конца с соединительным узлом 120 основного портативного устройства 100, а посредством другого конца с соединительным узлом 220 еще одного дополнительного портативного устройства 200 и в силу этого соединяет основное устройство 100 и еще одно дополнительное устройство 200.

Дополнительное портативное устройство 300, соответственно, имеет одно или более тестовых соединений 330 и соединительный узел 320, которые располагаются на кожухе 340 дополнительного портативного устройства 300. Первая группа 322 соединений соединительного узла 320 выполнена с возможностью принимать сигнал мощности, и вторая группа 328 соединений соединительного узла 320 выполнена с возможностью обмена данными и/или с возможностью передачи сигналов безопасности, причем все эти соединения предпочтительно разнесены друг от друга менее, чем на предварительно определенное разнесение.

Дополнительное портативное устройство 300 (и, соответственно, в некоторых разновидностях еще одно дополнительное портативное устройство 200) работает в тестовом режиме и в этом случае выполнено с возможностью преобразовывать принимаемый сигнал мощности в первый тестовый сигнал и применять его, через выходное соединение 332 тестовых соединений 330 дополнительного портативного устройства 300, к устройству 30 высокого напряжения, которое должно соединяться с ним.

Кроме того, основное портативное устройство 100 имеет устройство 102 усиления мощности для формирования сигнала мощности, измерительное устройство 160 для измерения измеряемых переменных и устройство 180 управления для управления устройством 102 усиления мощности и измерительным устройством 160 и, в некоторых разновидностях, таймер 106, выполненный с возможностью предоставлять временной сигнал, которые располагаются в кожухе 140 основного устройства 100.

Дополнительное портативное устройство 300, в некоторых разновидностях, как также проиллюстрировано на фиг. 1, формируется в качестве оборудования для тестовых сигналов высокого напряжения и имеет трансформатор 302 высокого напряжения, устройство 366 с датчиком тока и таймер 306, выполненный с возможностью предоставлять временной сигнал, которые располагаются в кожухе 340 дополнительного портативного устройства 300. Помимо этого, устройство 180 управления основного портативного устройства 100 выполнено с возможностью инициировать, для первого тестирования устройства 30 высокого напряжения, дополнительное портативное устройство 300 через соединительный узел 121 и соединительный узел 320 через один из гибридных кабелей 20 таким образом, что дополнительное портативное устройство 300 принудительно активирует тестовый режим дополнительного портативного устройства 300. Кроме того, устройство 180 управления, для первого тестирования, выполнено с возможностью формировать сигнал мощности посредством устройства 102 усиления мощности и выводить его в дополнительное портативное устройство 300 через соединительные узлы 121, 320.

Оборудование для тестовых сигналов высокого напряжения (т.е. дополнительное портативное устройство 300) выполнено с возможностью в тестовом режиме преобразовывать сигнал мощности в первый тестовый сигнал посредством трансформатора 302 высокого напряжения таким образом, что сигнал мощности и первый тестовый сигнал электрически изолируются, и первый тестовый сигнал обладает напряжением, подходящим для тестирования высоким напряжением по меньшей мере в 1 кВ.

Кроме того, дополнительное портативное устройство 300 выполнено с возможностью в тестовом режиме принимать первый аналоговый измерительный сигнал, который формируется в качестве результата первого тестового сигнала через измерительный ввод 336 тестовых соединений 330, и в цифровой форме передавать сигнал данных, который характеризует первый измерительный сигнал, через один из гибридных кабелей 20 в основное портативное устройство 100 электрически изолированным способом через соединительный узел 320 и соединительный узел 121. Основное портативное устройство 100 и дополнительное портативное устройство 300 также могут позиционироваться пространственно разделенно друг от друга, в результате чего безопасность работы может повышаться, в частности, в комбинации с электрической изоляцией.

В альтернативном варианте осуществления, соединительные узлы 120, 121, 220, 320 реализуются посредством промежуточного штепселя или промежуточного соединения.

В альтернативных разновидностях, дополнительное устройство 300 также может иметь цифровой измерительный ввод для приема, соответственно, цифрового измерительного сигнала и/или может передавать аналоговый сигнал данных. Цифровая передача сигнала данных, в частности, может иметь такое преимущество, что электрическая изоляция может реализовываться проще и/или с большей точностью, и/или что помехи в измерительном сигнале и в силу этого в измерении или тестировании могут исключаться или, по меньшей мере, сокращаться. Здесь, сенсорное устройство 366 может быть выполнено с возможностью записывать и оцифровывать первый аналоговый измерительный сигнал, принимаемый в измерительном вводе 336, и предоставлять его в качестве сигнала данных.

В завершение, устройство 180 управления выполнено с возможностью измерять, для первого тестирования посредством измерительного устройства 160, первую измеряемую переменную, которая основана на первом измерительном сигнале. Для измерения коэффициента потерь относительно устройства 30 высокого напряжения, аналоговый измерительный сигнал представляет собой переменный ток, который протекает через изолирующий агент оборудования 30 высокого напряжения, когда переменное напряжение прикладывается, причем, в качестве измеряемых переменных, измеряется, по меньшей мере, амплитуда или эффективное значение переменного тока и фазовая позиция переменного тока относительно прикладываемого переменного напряжения, либо измеряется временно определенное продвижение сигналов переменного тока.

В некоторых разновидностях, устройство 180 управления дополнительно выполнено с возможностью выполнять протокол связи, который обеспечивает защиту от неправильного функционирования, для обмена данными через вторую группу 128 соединений соединительного узла 120, и если определенная ошибка возникает во время обмена данными, активировать режим обработки ошибок основного портативного устройства, в котором сигнал мощности не выводится через первую группу 122 соединений, либо в котором устройство 180 управления заставляет дополнительное портативное устройство 300 активировать режим обработки ошибок дополнительного портативного устройства. Таким образом, например, если обмен данными прерывается, это может обнаруживаться на основе протокола связи, который обеспечивает защиту от неправильного функционирования, и как результат, сигнал мощности более не может выводиться, в результате чего безопасность работы может повышаться. Если, например, обмен данными задерживается более чем на предварительно определенный период времени, также может активироваться режим обработки ошибок дополнительного устройства 300, при этом данное дополнительное устройство может быть выполнено с возможностью в этом случае более не выводить тестовый сигнал или отсоединять устройство 30 высокого напряжения от тестовых соединений 330, или прерывать запись измерительного сигнала или более не отправлять его в основное портативное устройство 100 в качестве сигнала данных, что обеспечивает возможность повышения безопасности работы и/или обеспечивает возможность повышения надежности или точности тестов или измерений

Аналогично, когда вышеуказанные сигналы безопасности передаются через гибридный кабель 20, когда соответствующие условия удовлетворяются, функции обеспечения безопасности тестовой системы могут инициироваться, и, например, компоненты основного устройства 100 или дополнительных устройств 200, 300 могут деактивироваться, чтобы повышать безопасность работы.

В некоторых разновидностях, основное устройство 100 и дополнительное устройство 300 (или также дополнительное устройство 200) могут быть выполнены с возможностью синхронизироваться друг с другом. Здесь, основное устройство 100 выполнено с возможностью выводить сигнал синхронизации через вторую группу 128 соединений соединительного узла 120 для целей синхронизации. Помимо этого, таймер 106 основного устройства 100 и таймер 306 дополнительного портативного устройства 300 выполнены с возможностью совмещать свои соответствующие временные сигналы на основе сигнала синхронизации таким образом, что разность времен между ними меньше предварительно определенного периода времени. В некоторых разновидностях, основное портативное устройство 100 и дополнительное портативное устройство 300 выполнены с возможностью синхронизироваться посредством протокола IEC 1588, причем, в некоторых разновидностях, обмен данными, требуемый для этого, осуществляется через вторую группу 128 соединений соединительного узла 120 и через вторую группу 328 соединений соединительного узла 320.

В некоторых разновидностях, основное портативное устройство 100, преимущественно в комбинации с протоколом временной синхронизации и/или связи, обеспечивающим защиту от неправильного функционирования, выполнено с возможностью формировать сигнал мощности в реальном времени или управлять дополнительным портативным устройством 300 через соединительный узел 121 в реальном времени таким образом, что дополнительное портативное устройство 300 формирует тестовый сигнал, и дополнительно выполнено с возможностью измерять, в реальном времени, измеряемую переменную на основе измерительного сигнала, сформированного как результат тестового сигнала.

В разновидностях, в которых дополнительное портативное устройство 300 выполнено с возможностью записывать измерительный сигнал и, в частности, оцифровывать аналоговый измерительный сигнал, дополнительное портативное устройство 300 в некоторых преимущественных разновидностях выполнено с возможностью предоставлять измерительный сигнал или оцифрованный измерительный сигнал с временным кодом, который характеризует время записи сигнала и который основан на временном сигнале внутреннего таймера 306, и предоставлять этот оснащенный временным кодом сигнал в качестве сигнала данных через соединительный узел 320 и, в частности, соединения второй группы 328 для основного портативного устройства 100.

В некоторых преимущественных разновидностях, для многофазного устройства высокого напряжения, основное портативное устройство 100 и/или дополнительное устройство 300 или еще одно дополнительное устройство 200 имеют дополнительные каналы с дополнительными тестовыми соединениями, к примеру, с выходными соединениями или измерительными соединениями, для нескольких фаз устройства высокого напряжения таким образом, что многофазное тестирование (например, изоляционного сопротивления, коэффициента потерь или коэффициента трансформации) может выполняться без изменения кабельной проводки и в силу этого более эффективным и/или более безопасным способом.

Фиг. 2 схематично показывает основное портативное устройство 100 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения для тестирования электрического энергетического устройства или устройства высокого напряжения. В этом случае, основное портативное устройство 100 может формироваться в соответствии с основным портативным устройством из фиг. 1 либо в соответствии с описанием относительно фиг. 1 и, в частности, также может иметь механические соединительные элементы, которые для понятности, не иллюстрируются на фиг. 2, поскольку фиг. 2 практически связан с внутренним проектным решением и рабочим режимом основного устройства 100.

Основное портативное устройство 100 имеет кожух 140 и электрический соединительный узел 120, расположенные на кожухе 140 для соединения дополнительного портативного устройства, при этом соединительный узел 120 предпочтительно имеет только соединения 122, 128, которые разнесены друг от друга менее, чем на предварительно определенное разнесение таким образом, что они могут соединяться точно с одним концом кабеля. В этом случае, соединительный узел 120 имеет первое гнездо 123, которое содержит первую группу 122 соединений соединительного узла 120 для вывода сигнала мощности, и имеет второе гнездо 129, которое содержит вторую группу 128 соединений соединительного узла 128 для обмена данными. В альтернативных разновидностях, основное портативное устройство 100 или соединительный узел 120 также может иметь другие электрические соединительные элементы, например, штепсель или сочлененный штепсель либо сочлененное гнездо в каждом случае, вместо первого или второго гнезда 123, 129.

Кроме того, фиг. 2 также иллюстрирует устройство 34 высокого напряжения, которое должно тестироваться.

Кроме того, основное портативное устройство 100 имеет несколько тестовых соединений 130 для соединения устройства 34 высокого напряжения, которые располагаются на кожухе 140. Помимо этого, основное устройство 100 имеет устройство 102 усиления мощности для формирования сигнала мощности и тестового сигнала, измерительное устройство 160 для измерения измеряемых переменных и устройство 180 управления для управления устройством 102 усиления мощности и измерительным устройством 160 и устройство 186 хранения данных для сохранения измеряемых переменных, которые располагаются в кожухе 140. Преимущество разновидностей с интегрированным измерительным устройством 160, устройством 180 управления и устройством 102 усиления мощности, в частности, может состоять в том, что такое основное устройство 100 может уже предоставлять полную функциональность проведения измерений и, за счет устройства 102 усиления мощности, также может уже предоставлять тестовый ток для некоторых тестов на устройстве высокого напряжения или на электрическом энергетическом устройстве либо соответствующий тестовый сигнал или соответствующее тестовое напряжение, с помощью которого некоторые тесты могут выполняться, в частности, даже без дополнительного портативного устройства. Преимущественно, посредством устройства 186 хранения данных, измеренные измеряемые переменные могут сохраняться, в частности, автоматически, например, для последующей оценки или регистрации, за счет чего, в частности, обращение с основным устройством 100 и/или с тестовой системой, имеющей такое основное устройство, может улучшаться. Альтернативные разновидности также могут не иметь такого устройства хранения данных.

В некоторых разновидностях, тестовые соединения 130 являются отдельными от соединений 122, 128 соединительного узла 120, т.е., в частности, отдельными от первого гнезда 123 и от второго гнезда 129, в результате чего, в частности, обращение может упрощаться, и/или безопасность работы может повышаться.

Для выполнения тестов без дополнительных устройств или модулей расширения, в частности, для второго тестирования устройства 34 высокого напряжения, тестовые соединения имеют первое выходное соединение 132, второе выходное соединение 134, первый аналоговый измерительный ввод 136 и второй аналоговый измерительный ввод 138. В некоторых разновидностях, основное портативное устройство 100 может дополнительно иметь цифровой интерфейс 139, причем он может формироваться в качестве части тестовых соединений 130 в качестве цифрового измерительного ввода 139 в некоторых разновидностях. Альтернативные разновидности также могут иметь только одно выходное соединение и могут иметь аналоговый измерительный ввод или цифровой измерительный ввод в качестве измерительного ввода.

Для второго теста, устройство 180 управления выполнено с возможностью формировать, посредством средства устройства 102 усиления мощности, второй тестовый сигнал с подходящим током или подходящим напряжением и применять его к устройству 34 высокого напряжения, которое должно соединяться с выходными соединениями 132, 134, и измерять вторую измеряемую переменную посредством измерительного устройства с использованием второго электрического аналогового измерительного сигнала, которое садится на или между аналоговыми измерительными вводами 136, 138, в случае устройства 34 высокого напряжения, также соединенного здесь, как следствие второго тестового сигнала.

В альтернативной или дополнительной разновидности с цифровым измерительным вводом 139, устройство 180 управления и измерительное устройство 160 выполнены с возможностью измерять, для второго теста, вторую измеряемую переменную с использованием второго измерительного сигнала, который формируется как следствие второго тестового сигнала и передается в цифровой измерительный ввод. В случае измерительного трансформатора, который должен тестироваться, для измерения коэффициента трансформации в качестве второго теста, первичная сторона этого измерительного трансформатора, например, может соединяться с выходными соединениями 132, 134, тестовый ток может формироваться в качестве второго тестового сигнала посредством устройства 102 усиления мощности и может подаваться в измерительный трансформатор через выходные соединения 132, 134, и, в завершение, значение тока, записываемое посредством измерительного трансформатора, которое формируется как следствие подаваемого тестового тока и выводится через цифровой интерфейс измерительного трансформатора, может приниматься через цифровой измерительный ввод 139 и измеряться посредством измерительного устройства 160, причем измерительное устройство 160 дополнительно измеряет или определяет коэффициент трансформации на основе подаваемого тока и измеренного значения тока.

Для второго тестирования или для дополнительного тестирования, в некоторых разновидностях устройство 180 управления и цифровой интерфейс 139 выполнены с возможностью отправлять управляющие сигналы в дополнительный компонент тестовой системы или в компонент электрического энергетического устройства, которое должно тестироваться, и, как следствие, принимать сформированные (дополнительные) цифровые измерительные сигналы из этого компонента или из еще одного дополнительного компонента, причем измерительное устройство 160 или устройство 180 управления выполнено с возможностью оценивать эти дополнительные цифровые измерительные сигналы. В некоторых разновидностях, основное портативное устройство 100 выполнено с возможностью обмениваться данными посредством протокола IEC 61850.

В некоторых разновидностях, основное портативное устройство 100 имеет устройство 170 энергоснабжения, в частности, в кожухе 140 и имеет соединение 172 с электросетью, расположенное на кожухе 140. В этом случае, основное портативное устройство 100 выполнено с возможностью подавать электрическую энергию из источника мощности непосредственно в основное портативное устройство и в дополнительные устройства, соединенные через соединительный узел 120, либо в дополнительные устройства или модули расширения, соединенные через дополнительные соединения, когда источник мощности соединяется с соединением 172 с электросетью. С этой целью, в некоторых преимущественных разновидностях, вторая группа 128 соединений соединительного узла 120 основного портативного устройства 100 дополнительно выполнена с возможностью подавать энергию в дополнительное портативное устройство, которое должно соединяться. В альтернативных разновидностях, основное портативное устройство и/или дополнительные устройства или модули расширения также могут снабжаться электрической энергией через внешнее устройство энергоснабжения либо через соответствующее устройство энергоснабжения соответствующего дополнительного устройства или модуля расширения.

В некоторых разновидностях, соединительный узел 120 для второй группы 128 соединений и, в частности, в качестве второго соединительного элемента 129, имеет EtherCAT-интерфейс. В этом случае, устройство 180 управления выполнено с возможностью обмениваться данными, посредством EtherCAT-протокола через EtherCAT-интерфейс 129, с дополнительным портативным устройством, которое должно соединяться с соединительным узлом 120. В преимущественных разновидностях, EtherCAT-интерфейс дополнительно выполнен с возможностью подавать в дополнительное портативное устройство электрическую энергию посредством технологии подачи мощности по Ethernet.

В некоторых разновидностях с таймером и/или с протоколом связи, обеспечивающим защиту от неправильного функционирования, основное портативное устройство 100 имеет интерфейс для протокола в соответствии с IEC 1588, причем устройство 180 управления выполнено с возможностью служить в качестве импульсного генератора для целей синхронизации для вариантов применения связи с традиционными и/или с цифровыми подстанциями.

Через разновидности, в которых устройство 102 усиления мощности выполнено с возможностью формировать свободно регулируемые формы сигнала в качестве сигнала мощности или в качестве тестового сигнала, постоянный ток и/или один или более переменных токов или постоянное напряжение и/или одно или более переменных напряжений могут преимущественно накладываться, за счет чего, в частности, может сокращаться время для измерительной последовательности, по меньшей мере, с практически идентичной точностью, либо могут измеряться нелинейные эффекты, например, в случае "измерения качества мощности". Также преимущественно появляется возможность адаптировать основное портативное устройство для различных тестов, которые должны выполняться, посредством задания или выбора формы сигнала, подходящей для релевантного теста, в результате чего гибкость может повышаться по сравнению с решениями с плотно указанными формами сигнала (например, только постоянного напряжения или только переменного напряжения с конкретными амплитудами или частотами), и/или обращение может улучшаться.

В некоторых преимущественных разновидностях с устройством 186 хранения данных, измерительное устройство 160 и устройство 180 управления выполнены с возможностью определять измеряемые переменные или переменные, извлекаемые из них, для тестирования устройства высокого напряжения или электрического энергетического устройства на основе электрофизической модели устройства высокого напряжения/электрического энергетического устройства, причем измеряемые переменные или дополнительные переменные численно оптимизируются в качестве параметров электрофизической модели. В этом случае, несколько серий такого теста или результаты нескольких различных тестов относительно устройства высокого напряжения/электрического энергетического устройства могут комбинироваться, в результате чего, в частности, точность теста/измерения, т.е., в частности, измеряемых переменных или дополнительных переменных, определенных таким образом, может повышаться. Альтернативно или помимо этого, измеряемые переменные или дополнительные переменные также могут определяться с использованием традиционного подхода, в котором, в частности, значения, которые должны определяться, могут определяться из записанных значений измерения без числовой оптимизации, например, в частности, непосредственно посредством четко разрешимой формулы.

Как проиллюстрировано на фиг. 2, кожух 140 основного устройства 100 дополнительно имеет модульное пространство 144 для размещения и соединения с модулем расширения. В этом случае, основное портативное устройство 100 выполнено с возможностью подавать энергию в модуль расширения, размещенный в модульном пространстве 144, и управлять им посредством устройства 180 управления.

Помимо этого, фиг. 2 показывает модуль высокого тока для тестирования электрического энергетического устройства 34 с использованием тестового тока, причем основное портативное устройство 100 имеет этот модуль 400 высокого тока в качестве модуля расширения, и причем кожух 440 модуля 400 высокого тока размещается с возможностью модульного пространства 144 и, для этой цели, формируется в некоторых разновидностях с возможностью посадки с геометрическим замыканием с модульным пространством 144. В альтернативных разновидностях, основное портативное устройство 100 также может иметь другие модули расширения либо не иметь модуля расширения или дополнительных модульных пространств. Чтобы подавать электрическую энергию, модульное пространство 144 имеет штепсельный соединительный элемент 147, и модуль расширения или модуль 400 высокого тока имеет штепсельный соединительный элемент 447, который соответствует ему и который располагается на кожухе 440. Для управления посредством устройства управления, модульное пространство 144 имеет дополнительный штепсельный соединительный элемент 148, и модуль 400 расширения имеет дополнительный штепсельный соединительный элемент 448, который соответствует ему и который располагается на кожухе 440. Кроме того, модуль 400 высокого тока имеет источник 401 высокого тока внутри кожуха 440 и имеет первое и второе соединение 432, 434 высокого тока, расположенные на кожухе 440. Модуль 400 высокого тока может быть выполнен с возможностью формировать, с управлением посредством устройства 180 управления для третьего теста, сигнал высокого тока посредством источника 401 высокого тока и предоставлять его в соединения 432, 434 высокого тока в качестве тестового сигнала.

Кроме того, в некоторых разновидностях основное портативное устройство 100 имеет пользовательский интерфейс 188, который располагается на кожухе 140 и который выполнен с возможностью записывать вводы пользователем и, на их основе, заставлять устройство 180 управления выполнять тестирование устройства высокого напряжения или электрического энергетического устройства 34 и выводить для пользователя одну или более измеряемых переменных, измеренных при выполнении теста. Также может выполняться последовательность тестов, при этом, преимущественно, измеренная измеряемая переменная и дополнительные параметры, характеристики или функции устройства высокого напряжения или электрического энергетического устройства определяются на основе модели, т.е., в частности, с электрофизической моделью, в которую подаются записываемые значения измерения из нескольких тестов.

В этом случае, устройство 180 управления выполнено с возможностью управлять устройством 102 усиления мощности и, для дополнительных тестов, всеми дополнительными портативными устройствами или модулями расширения, соответственно, таким образом, что они формируют тестовый сигнал или сигнал мощности, который является подходящим в каждом случае. Помимо этого, в этом случае, устройство 180 управления выполнено с возможностью измерять одну или более соответствующих измеряемых переменных посредством измерительного устройства 160 и всех дополнительных устройств или модулей расширения и сохранять измеряемые переменные посредством устройства 186 хранения данных.

Фиг. 3 схематично показывает гибридный кабель 20 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения для соединения основного портативного устройства с дополнительным портативным устройством.

В одном примере проектирования, гибридный кабель 20 имеет, по меньшей мере, один провод 22 для передачи сигнала мощности и, по меньшей мере, один провод 28 для обмена данными и/или для передачи сигнала безопасности. Помимо этого, гибридный кабель 20 имеет первый электрический соединительный элемент 23, размещаемый на конце 24 для основного портативного устройства, для разъемного соединения с первым электрическим соединительным элементом (например, соединительным элементом 123 из фиг. 2) соединительного узла основного портативного устройства. Кроме того, гибридный кабель имеет первый электрический соединительный элемент 21, размещаемый на другом конце 26 для основного портативного устройства, для разъемного соединения с первым электрическим соединительным элементом соединительного узла (например, соединительного узла 220 или 320 из фиг. 1) дополнительного портативного устройства.

В некоторых разновидностях, гибридный кабель 20 имеет, по меньшей мере, один заземляющий провод. В некоторых разновидностях, первые электрические соединительные элементы 21, 23 выполнены также электрически соединять заземляющий провод с соответствующими соединениями из соединительного узла основного портативного устройства и из соединительного узла дополнительного портативного устройства разъемным способом. В альтернативных разновидностях, гибридный кабель 20 имеет, на конце 24 и/или на конце 26 в каждом случае, дополнительный электрический соединительный элемент для заземляющего провода.

Как проиллюстрировано, гибридный кабель 20 дополнительно имеет второй электрический соединительный элемент 29, размещаемый на конце 24 для основного портативного устройства, для соединения со вторым электрическим соединительным элементом основного портативного устройства (например, с электрическим соединительным элементом 129 из фиг. 2). Кроме того, гибридный кабель 20 имеет второй электрический соединительный элемент 27, размещаемый на конце 26 для дополнительного портативного устройства, для соединения со вторым электрическим соединительным элементом соединительного узла дополнительного портативного устройства. В этом случае, вторые соединительные элементы 24, 27 выполнены с возможностью электрически соединять, разъемным способом, провода 28 для обмена данными или передачи сигналов безопасности на конце 24 для основного портативного устройства с соответствующими соединениями (например, второй группы 128 соединений из фиг. 1) соединительного узла основного портативного устройства и электрически соединять их, разъемным способом, на конце 26 для дополнительного портативного устройства с соответствующими соединениями (например, соединениями 228 или 328 из фиг. 1) соединительного узла дополнительного портативного устройства.

В некоторых разновидностях, электрические соединительные элементы 21, 23, 27, 29 формируются в качестве штепселей. Альтернативно, в частности, для того, чтобы повышать безопасность, первый электрический соединительный элемент 21 на конце 26 также может формироваться в качестве гнезда, так что он не имеет открытых для доступа контактов и в силу этого защищает все присутствующие сигналы мощности от касания. Второй электрический соединительный элемент 27 на конце 26 также может формироваться в качестве гнезда, так что в комбинации с электрическим соединительным элементом 21, сформированным в качестве гнезда, несколько таких гибридных кабелей могут соединяться между собой для того, чтобы получать более длинный гибридный кабель.

В альтернативных разновидностях, гибридный кабель может иметь на каждом конце 24, 26 в каждом случае только соответствующий первый электрический соединительный элемент, при этом они выполнены с возможностью дополнительно электрически соединять, разъемным способом, провода 28 для обмена данными и/или передачи сигналов безопасности на конце 24 с соответствующими соединениями соединительного узла основного портативного устройства и электрически соединять их, разъемным способом на конце 26 для дополнительного портативного устройства, с соответствующими соединениями соединительного узла дополнительного портативного устройства. В этой разновидности, гибридный кабель затем может иметь гибридные штепсели как для основного портативного устройства на конце 24, так и для дополнительного портативного устройства на конце 26, причем в этих гибридных штепселях функции соединительных элементов 23 и 29 и 21 и 27 интегрируются в каждом случае, т.е. все провода и соединения в таком случае формируются в одном кабеле 20 и только в одном штепселе или соединительном элементе в каждом случае на обоих концах 24, 26.

Гибридный кабель 20 имеет кабельную оплетку 25, которая, по меньшей мере, в средней секции гибридного кабеля, помещает в оболочку все провода 22, 28 и, в концевой секции на конце 24, в каждом случае помещает в оболочку провода 22 и провода 28 отдельно и, соответственно, помещает в оболочку провода 22, на одной стороне, и провода 28, на другой стороне, в концевой секции на конце 26.

Изобретение относится к тестовым системам. Технический результат – создание тестовых систем для полевых условий. Для этого предложена тестовая система (10) для тестирования электрического устройства (30), в частности устройства высокого напряжения, которая имеет основное портативное устройство (100) с кожухом (140), электрическим соединительным узлом (120, 121) и механическим соединительным узлом (145) и имеет дополнительное портативное устройство (200, 300) с отдельным кожухом (240, 340), электрическим соединительным узлом (220, 320) и механическим соединительным узлом (245). Основное устройство (100) может механически соединяться с дополнительным устройством (200, 300) разъемным способом посредством стыковки механических соединительных узлов (145, 245) с возможностью формировать конструктивный блок, при этом основное устройство (100) может электрически соединяться с дополнительным устройством (200, 300) через первые электрические соединительные узлы (120, 121, 220, 320). 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Тестовая система (10) для тестирования электрического устройства (30, 34), содержащая:

- основное портативное устройство (100) с первым кожухом (140) и первым механическим соединительным узлом (145), расположенным на первом кожухе, и с первым электрическим соединительным узлом (120, 121), расположенным на первом кожухе, и

- дополнительное портативное устройство (200, 300), отдельное от основного портативного устройства (100), со вторым кожухом (240, 340) и вторым механическим соединительным узлом (245), расположенным на втором кожухе, и со вторым электрическим соединительным узлом (220, 320), расположенным на втором кожухе,

при этом основное портативное устройство (100) может механически соединяться с дополнительным портативным устройством (200, 300) разъемным способом посредством стыковки первого механического соединительного узла (145) со вторым механическим соединительным узлом (245) с возможностью формировать конструктивный блок, и

при этом основное портативное устройство (100) может электрически соединяться с дополнительным портативным устройством (200, 300) через первый электрический соединительный узел (120, 121) и второй электрический соединительный узел (220, 320),

при этом основное портативное устройство (100) имеет устройство (102) усиления мощности для формирования сигнала (22) мощности, который должен передаваться в дополнительное портативное устройство (200, 300) через первый электрический соединительный узел (120, 121) и второй электрический соединительный узел (220, 320),

при этом дополнительное портативное устройство (200, 300) имеет оборудование (302) для тестовых сигналов для формирования тестового сигнала, который должен выводиться в электрическое устройство (30, 34), на основе сигнала (22) мощности основного портативного устройства (100), и

при этом основное портативное устройство (100) имеет измерительное устройство (160) для измерения измеряемой переменной электрического устройства (30, 34) в качестве тестового отклика на тестовый сигнал дополнительного портативного устройства (200, 300).

2. Тестовая система (10) по п. 1, в которой основное портативное устройство (100) и дополнительное портативное устройство (200, 300) могут соединяться разъемным способом на контактных поверхностях (141, 243) основного портативного устройства (100) и дополнительного портативного устройства (200, 300) с возможностью формировать конструктивный блок, при этом размеры контактной поверхности (141) основного портативного устройства (100) по существу соответствуют размерам контактной поверхности (243) дополнительного портативного устройства (200, 300).

3. Тестовая система (10) по п. 1, в которой первый механический соединительный узел (145) и второй механический соединительный узел (245) сформированы таким образом, что основное портативное устройство (100) может соединяться с дополнительным портативным устройством (200, 300) с напряженной посадкой, с геометрическим замыканием и/или с фрикционной посадкой, с тем чтобы формировать конструктивный блок.

4. Тестовая система (10) по п. 1, в которой первый кожух (140) основного портативного устройства (100) и второй кожух (240, 340) дополнительного портативного устройства (200, 300) имеют по существу идентичные размеры.

5. Тестовая система (10) по п. 1, в которой дополнительное портативное устройство (200, 300) имеет трансформатор (302) в качестве оборудования для тестовых сигналов и выполнено с возможностью того, что дополнительное портативное устройство (300) преобразует сигнал мощности основного портативного устройства (100) в тестовый сигнал посредством трансформатора (302) таким образом, что сигнал мощности и тестовый сигнал электрически изолируются, и тестовый сигнал имеет напряжение по меньшей мере в 1 кВ.

6. Тестовая система (10) по п. 1, в которой дополнительное портативное устройство (200, 300) сформировано таким образом, что дополнительное портативное устройство (200, 300) записывает тестовый отклик на тестовый сигнал и передает его в измерительное устройство (160) основного портативного устройства (100).

7. Тестовая система (10) по п. 1, в которой основное портативное устройство (100) сформировано таким образом, что основное портативное устройство (100), записывает тестовый отклик на тестовый сигнал дополнительного портативного устройства и направляет его в измерительное устройство (160) основного портативного устройства (100).

8. Тестовая система (10) по п. 1, в которой основное портативное устройство (100) имеет устройство (180) управления для управления устройством (102) усиления мощности и измерительным устройством (160).

9. Тестовая система (10) по п. 8, в которой устройство (180) управления формируется таким образом, что через электрическое соединение между первым электрическим соединительным узлом (120, 121) и вторым электрическим соединительным узлом (220, 320) оно запускает оборудование (302) для тестовых сигналов дополнительного портативного устройства (200, 300), чтобы формировать тестовый сигнал, который должен выводиться в электрическое устройство (30, 34).

10. Тестовая система (10) по п. 8, в которой устройство (180) управления формируется таким образом, что через электрическое соединение между первым электрическим соединительным узлом (120, 121) и вторым электрическим соединительным узлом (220, 320) оно управляет тестированием электрического устройства (30, 40) посредством тестового сигнала дополнительного портативного устройства (200, 300).

11. Тестовая система (10) по п. 1, содержащая гибридный кабель (20), который выполнен с возможностью электрически соединять основное портативное устройство (100) с дополнительным портативным устройством (200, 300) через первый электрический соединительный узел (120) и второй электрический соединительный узел (220, 320) и сформирован с возможностью одновременно передавать и сигнал (22) мощности и сигнал (28) данных.

12. Тестовая система (10) по п. 11, в которой гибридный кабель (20) дополнительно сформирован с возможностью одновременно передавать сигнал безопасности.

13. Тестовая система (10) по п. 1, в которой основное портативное устройство (100) имеет устройство (170) энергоснабжения и сформировано с возможностью подавать энергию в дополнительное портативное устройство (200, 300) посредством устройства (170) энергоснабжения.

14. Тестовая система (10) по п. 1, в которой как основное портативное устройство (100), так и дополнительное портативное устройство (200, 300) сформированы в качестве независимого измерительного устройства.