СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ТОКА Российский патент 2024 года по МПК G01R19/30 

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к измерительной технике, и может быть использовано для построения реле направления мощности.

Известен способ определения направления тока, при котором опорный сигнал формируют путем запоминания продолжительности предыдущего периода тока, а временной эквивалент угла определяют, как приращение между сформированным опорным сигналом и продолжительностью текущего периода тока [RU №2244994 С1, МПК Н02Н 3/38, опубл. 20.01.2005].

Недостатком этого способа является отсутствие точки отсчета, что влечет за собой неработоспособность устройства, реализующего способ, которое по-видимому поэтому и не показано в патенте.

Известен способ идентификации переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона, при котором геркон устанавливают вблизи проводника с током, и настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I_cp в проводнике [KZ №32308, МПК G01R 19/30, опубл. 15.08.2017].

Этот способ имеет следующий недостаток: невозможность определения изменения направления тока.

Задачей изобретения является возможность определения изменения направления тока.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе идентификации неременного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона, так же, как и в прототипе, геркон устанавливают вблизи проводника, и настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I_cp в проводнике [KZ №32308, МПК G01R 19/30, опубл. 15.08.2017], фиксируют первое срабатывание геркона t₁, затем второе срабатывание t₂, измеряют время Δt₁ между первым и вторым срабатываниями геркона, запоминают его, далее фиксируют третье срабатывание t₃ и запоминают время Δt₂ между вторым и третьим срабатыванием, когда время между предыдущим и последующим срабатываниями будет равно 0,01 секунды ±0,001, начинают рассчитывать время между моментом последнего замыкания ¹ и моментом возврата t_в⁽ⁿ⁾ и поэтому времени вычисляют амплитуду тока. В случае, когда время между срабатываниями будет отличным от 0,01 секунды, то после последней фиксации срабатывания геркона память сбрасывается, и цикл замеров начинают заново, затем фиксируют срабатывание геркона запоминают астрономическое время, фиксируют второе срабатывание геркона в положительную полуволну и запоминают астрономическое время. Далее вычисляют время между срабатываниями и запоминают его, если выполняются условия 0,005<Δt₃<0,16, Δt₃>0,235, то это символизирует об изменении направления тока. Если же выше упомянутые условия не выполняются, то цикл фиксации времен срабатывания и вычисления Δt₃, начинают снова.

Способ определения направления тока показан на рисунках (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7), где приведены: устройство, реализующее заявляемый способ; синусоиды с амплитудой фазы тока, точки срабатывания геркона, временная шкала.

Способ определения направления тока может быть реализован с помощью устройства (фиг. 1), в котором геркон 2 помещен в катушку 3 подключенную к блоку 4 обеспечения полярности его срабатывания, расположен вблизи проводника с переменным током 1, контакты геркона подключены к блоку 5 времени, который в свою очередь подключен к блоку 6 синхронизации времени и блоку 7 памяти, подключенный к блоку 8 логики, который подключен к блоку 9 вывода результата.

На рисунках представлены синусоиды с точками фиксации первого и второго срабатывания в положительную полуволну, а также разными моментами изменения направления тока в противоположную сторону.

На фиг. 2 при переходе синусоиды через ноль при движении вниз.

На фиг. 3, фиг. 4 в отрицательную полуволну при движении синусоиды вниз.

На фиг. 5 в отрицательную полуволну в пиковой точке. На фиг. 6 в отрицательную полуволну при движении синусоиды вверх. На фиг. 7 при переходе синусоиды через ноль при движении вверх. Устройство работает следующим образом. До измерения времени t₁⁽ⁿ⁾ фиксируют первое срабатывание геркона t₁ блоком 5 времени, затем второе срабатывание t₂, измеряют время между первым и вторым срабатываниями геркона Δt₁, затем запоминают его время блоком 7 памяти, далее фиксируют третье срабатывание t₃ и запоминают время между вторым и третьим срабатыванием Δt₂, когда время между предыдущим и последующим срабатываниями будет равно 0,01 секунды ±0,001. После включения устройства блок 5 времени фиксирует срабатывание геркона 2, его астрономическое время запоминает блок 7 памяти, далее блок 5 времени фиксирует срабатывание геркона 2 в положительную полуволну, и блок 7 памяти запоминает его астрономическое время. Затем блок 8 логики вычисляет время Δt₃ между срабатываниями геркона, если 0,005<Δt₃<0,16, Δt₃>0,235, то блок 9 вывода результата получает сигнал от блока 8 логики об изменении направления тока. Если Δt₃ не удовлетворяет условиям, то цикл начинается заново. Астрономическое время устанавливается в блоке 5 времени с помощью блока 5 синхронизации времени. Срабатывание геркона в положительную волну обеспечивает катушка 3 и блок 4 обеспечения полярности.

Вышеупомянутые уставки, 0,005<Δt₃<0,16, Δt₃>0,235, определялись после тщательных исследований. А именно замерялось время между первым t_cp⁽ⁿ⁺¹⁾ и вторым t_cp⁽ⁿ⁺²⁾ срабатываниями геркона 2 в положительную полуволну, в разные моменты изменения направления тока.

Так, на фиг. 2 представлена синусоида с изменением направления тока в момент ее прохождения через ноль. В данном случае время между срабатываниями геркона Δt₃=0,009. Так как нагрузка потребителя является не постоянной, а изменяется от холостого хода до нормального режима работы, и угол между векторами тока нагрузки и тока холостого хода может измениться на 80 градусов, что составляет 0,004, поэтому нижняя граница срабатывания была принята с запасом Δt₃ = 0,005. На фиг. 3, фиг. 4 поворот угла произошел в отрицательную полуволну в среднем положении между точкой прохождения через ноль и пиковой точкой синусоиды. При этом время составило Δt₃=0,01 и Δt₃=0,0151 соответственно. Так как точка срабатывания при времени Δt₃ = 0,0151 находится не совсем в пиковой точке синусоиды, был принят запас по времени в верхней границе уставки срабатывания устройства Δt₂=0,016. В результате первая уставка срабатывания выглядит как 0,005<Δt₃<0,16.

При изменении направления тока в отрицательную полуволну в пиковой точке фиг. 5, время Δt₃=0,0235. Если направление тока изменится в момент движения синусоиды вверх в отрицательную полуволну фиг. 6, то Δt₃=0,027. Максимальное время между срабатываниями было зафиксировано при изменении направления тока в момент движения синусоиды вверх при переходе через ноль фиг. 7, и составило Δt₃=0,0293. Исходя из этого, можно принять, что любое время срабатывания в диапазоне от 0,235 является аварийным режимом, и вторая уставка срабатывания выглядит следующим образом: Δt₃>0,235.

Технико-экономическая эффективность достигается за счет возможности фиксации поворота фазы тока без использования трансформаторов тока и трансформаторов напряжения.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к измерительной технике, и может быть использовано для построения реле направления мощности. Технический результат изобретения - возможность определения изменения направления тока без использования трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. Способ идентификации переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона, при котором геркон устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I_ср в проводнике. При этом дополнительно фиксируют первое срабатывание геркона t₁, затем второе срабатывание t₂, измеряют время между первым и вторым срабатываниями геркона, затем запоминают его время. Далее фиксируют третье срабатывание t₃ и запоминают время между вторым и третьим срабатыванием. Когда время между предыдущим и последующим срабатываниями будет равно 0,01 секунды ±0,001, начинают рассчитывать время t₁⁽ⁿ⁾ между моментом последнего замыкания t_ср⁽ⁿ⁾ и моментом возврата t_в⁽ⁿ⁾ и по этому времени вычисляют амплитуду тока. В случае, когда время между срабатываниями будет отличным от 0,01 секунд, то после последней фиксации срабатывания геркона память сбрасывается и цикл замеров начинают заново, затем фиксируют срабатывание геркона t_ср⁽ⁿ⁺¹⁾, запоминают астрономическое время, фиксируют второе срабатывание геркона t_ср⁽ⁿ⁺²⁾ в положительную полуволну и запоминают астрономическое время. Далее вычисляют время между срабатываниями и запоминают его. Если выполняются условия 0,005<Δt₃<0,16, Δt₃>0,235, то это символизирует об изменении направления мощности в обратную сторону. Если же вышеупомянутые условия не выполняются, то цикл фиксации времен срабатывания и вычисления Δt₃ начинают снова. 7 ил.

Способ идентификации переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона, при котором геркон устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I_cp, отличающийся тем, что дополнительно фиксируют первое срабатывание геркона t₁, затем второе срабатывание t₂, измеряют время между первым и вторым срабатываниями геркона, затем запоминают его время, далее фиксируют третье срабатывание t₃ и запоминают время между вторым и третьим срабатыванием, когда время между предыдущим и последующим срабатываниями будет равно 0,01 секунды ±0,001, начинают рассчитывать время между моментом последнего замыкания и моментом возврата и по этому времени вычисляют амплитуду тока, в случае, когда время между срабатываниями будет отличным от 0,01 секунд, то после последней фиксации срабатывания геркона память сбрасывается и цикл замеров начинают заново, затем фиксируют срабатывание геркона запоминают астрономическое время, фиксируют срабатывание геркона в положительную полуволну и запоминают астрономическое время, далее вычисляют время между срабатываниями и запоминают его, если выполняются условия 0,005<Δt₃<0,16, Δt₃>0,235, то это символизирует об изменении направления мощности в обратную сторону, если же вышеупомянутые условия не выполняются, то цикл фиксации времен срабатывания и вычисления Δt₃ начинают снова.