Устройство защиты от дуговых и частичных разрядов Российский патент 2024 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к системам релейной защиты и автоматики комплектных распределительных устройств (КРУ) 6-10 кВ и предназначено для обнаружения неисправностей, приводящих к возникновению электрической дуги внутри шкафа КРУ и отключения цепей, в которых она возникла.

Наиболее близким устройством того же назначения, к заявленному изобретению по совокупности признаков, является устройство дуговой защиты, содержащее чувствительный элемент, являющийся световодом с оболочкой, прозрачной для светового излучения электрической дуги, который через фотоэлектронный преобразователь подсоединен к входу порогового устройства, а выход порогового устройства подсоединен к исполнительному органу, в качестве световода чувствительного элемента используется оптическое волокно из полиметилметакрилата. (см.Пат. RU №2379811 C1 от 20.01.2010, Бюл. № 2). Принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится невозможность регистрации частичных разрядов и недостаточная эффективность защиты от дуговых разрядов.

Технический результат – повышение эффективности защиты оборудования от частичных и дуговых разрядов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что устройство защиты от дуговых и частичных разрядов, содержащее чувствительный элемент и преобразователь, вход устройства, выход устройства, отличается тем, что в качестве чувствительного элемента использован широкополосный микрофон, присоединенный через аналогово-цифровой преобразователь посредством цифрового канала к серверу, включающему в себя анализатор сигнала, базу данных, базу знаний, подсистему принятия решений, при этом подсистема принятия решений соединена с базой данных и базой знаний с возможностью обмена с ними информацией о характеристиках сигналов, поступающих с анализатора сигнала данного комплектного распределительного устройства, а также ранее полученных характеристиках сигналов работы иных комплектных распределительных устройств, для определения состояния комплектного распределительного устройства.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства защиты от дуговых и частичных разрядов, где: 1 – устройство защиты, 2 – чувствительный элемент (акустический датчик), 3 – комплектное распределительное устройство, 4 – преобразователь (аналогово-цифровой), 5 – вход устройства защиты, 6 – выход устройства защиты, 7 – цифровой канал, 8 – сервер, 9 – анализатор сигнала, 10 – база знаний, 11 – база данных, 12 – подсистема принятия решений, 13 – выключатель, 14 – силовая цепь.

Устройство защиты 1 от дуговых и частичных разрядов содержит чувствительный элемент 2, который расположен в комплектном распределительном устройстве 3, преобразователь 4 (аналогово-цифровой), вход устройства защиты 5, выход устройства защиты 6, цифровой канал 7, сервер 8, включающий в себя анализатор сигнала 9, базу знаний 10, базу данных 11, подсистему принятия решений 12.

В целях предотвращения аварии на комплектном распределительном устройстве 3 установлен выключатель 13, который срабатывает при поступлении сигнала опасности от устройства защиты 1.

Устройство защиты от дуговых и частичных разрядов работает следующим образом. Акустический сигнал от работы комплектного распределительного устройства 3 поступает через вход устройства защиты 5 на чувствительный элемент 2, представляющий собой широкополосный микрофон, работающий в диапазоне частот от 100 Гц. Для преобразования непрерывного сигнала от чувствительного элемента 2 в цифровой код служит преобразователь 4 (аналогово-цифровой). Полученный цифровой код передается по цифровому каналу 7 на сервер 8. Поступающий на сервер 8 цифровой код обрабатывается анализатором сигнала 9, в котором производится удаление нежелательных составляющих сигнала. Обработанный сигнал от анализатора сигнала 9 поступает в подсистему принятия решений 12, к которой подключены база знаний 10 и база данных 11. База знаний 10 служит для хранения информации о ранее полученных характеристиках сигнала работы комплектных распределительных устройств в нормальном, предаварийном и аварийном состояниях. База данных 11 служит для хранения информации о характеристиках сигналов, полученных от комплектного распределительного устройства 3. Подсистема принятия решений 12 обменивается информацией о полученном от анализатора сигнала 9 цифровом коде с базой знаний 10 и базой данных 11 и на основании сравнения информации производится выявление одного из состояний комплектного распределительного устройства 3: нормальное, предаварийное и аварийное. В случае возникновения предаварийного состояния (предпосылки возникновения частичных и дуговых разрядов) либо аварийного, подсистемой принятия решений 12 через выход устройства защиты 6 на выключатель 13 подается сигнал о нестабильной работе комплектного распределительного устройства 3. Реагируя на полученный сигнал, выключатель 13 отключает комплектное распределительное устройство 3 от силовой цепи 14.

Использование предлагаемого технического решения позволяет осуществлять непрерывный мониторинг работы комплектного распределительного устройства и его отключение от силовой цепи при возникновении дуговых и частичных разрядов.

По сравнению с прототипом, реализующего оптический метод выявления аварийной ситуации комплектного распределительного устройства при наличии дуги, предлагаемое устройство защиты посредством использования широкополосного микрофона реализует акустический метод выявления аварийной ситуации до появления дуги, что позволяет предупредить повреждение оборудования.

Повышение эффективности защиты оборудования от частичных и дуговых разрядов подтверждается тем, что акустический метод выявления аварийной ситуации комплектного распределительного устройства позволяет зафиксировать возникновение частичных разрядов до появления дуги и защитить оборудование от повреждения и от частичных и от дуговых разрядов, а известное устройство дуговой защиты – прототип выявляет аварийную ситуацию только при наличии дуги и не защищает от частичных разрядов.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам релейной защиты и автоматики комплектных распределительных устройств (КРУ) 6-10 кВ, и предназначено для обнаружения неисправностей, приводящих к возникновению электрической дуги внутри шкафа КРУ, и отключения цепей, в которых она возникла. Технический результат – повышение эффективности защиты от частичных и дуговых разрядов. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве защиты от дуговых и частичных разрядов, содержащем чувствительный элемент и преобразователь, в качестве чувствительного элемента использован широкополосный микрофон, присоединенный через аналогово-цифровой преобразователь посредством цифрового канала к серверу, включающему в себя анализатор сигнала, базу данных, базу знаний, подсистему принятия решений. Подсистема принятия решений соединена с базой данных и базой знаний с возможностью обмена с ними информацией о характеристиках сигналов, поступающих с анализатора сигнала данного комплектного распределительного устройства, а также ранее полученных характеристиках сигналов работы иных комплектных распределительных устройств, для определения состояния комплектного распределительного устройства. В случае возникновения предаварийного либо аварийного состояния подсистема принятия решений через выход устройства защиты подает сигнал на выключатель, который отключает комплексное распределительное устройство от силовой сети. 1 ил.

Устройство защиты от дуговых и частичных разрядов, содержащее чувствительный элемент и преобразователь, отличающееся тем, что в качестве чувствительного элемента использован широкополосный микрофон, присоединенный через аналогово-цифровой преобразователь посредством цифрового канала к серверу, включающему в себя анализатор сигнала, базу данных, базу знаний, подсистему принятия решений, при этом подсистема принятия решений соединена с базой данных и базой знаний с возможностью обмена с ними информацией о характеристиках сигналов, поступающих с анализатора сигнала данного комплектного распределительного устройства, а также ранее полученных характеристиках сигналов работы других комплектных распределительных устройств, для определения состояния комплектного распределительного устройства, при этом в случае возникновения предаварийного либо аварийного состояния подсистема принятия решений через выход устройства защиты подает сигнал на выключатель, который отключает комплексное распределительное устройство от силовой сети.