Устройство контроля тока утечки конденсатора связи Российский патент 2024 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в энергетике для автоматического контроля и отслеживания состояния конденсаторов связи на энергообъектах, для определения начала процесса разрушения конденсатора связи и своевременной его замены.

Из уровня техники известен фильтр присоединения с датчиком тока утечки конденсатора связи (патент на полезную модель №209674 от 18.03.2022 г., МПК G01R 27/14), состоящий из дренажной катушки, один вывод которой выполнен с возможностью электрического соединения с конденсатором связи, а второй вывод заземлен, в качестве датчика тока утечки - индикатор электромагнитного поля в виде катушки индуктивности с сердечником, размещенной вдоль продольной оси электромагнитного поля дренажной катушки, при этом, дренажная катушка и индикатор электромагнитного поля зафиксированы относительно друг друга с зазором, предпочтительно на расстоянии 1-50 мм. Выход индикатора электромагнитного поля выполнен с возможностью электрического соединения с модулем ввода аналоговых сигналов. Индикатор электромагнитного поля дополнительно содержит настроечный конденсатор. Индикатор электромагнитного поля в виде катушки индуктивности с сердечником настроен в резонанс с частотой промышленного тока в электрической сети.

Недостатки указанного решения заключаются в сложности конструкции, значительных трудозатратах при его обслуживании и низкой защищенности элементов конструкции при высокой аварийности. Это объясняется тем, что в конструкции используется много элементов, размещенных в фильтре присоединения, таких как, индикатор с катушкой с сердечником и дренажная катушка, между которыми должен соблюдаться фиксированный зазор, также, настроечный конденсатор, контроллер, соединенный с токовым датчиком, в качестве токового датчика используется индикатор электромагнитного поля в виде катушки индуктивности с сердечником, который должен быть настроен в резонанс с током промышленной частоты. При этом, выводы дренажной катушки соединены с конденсатором связи и с землей. Такая конструкция усложняет процесс сборки и обслуживания элементов фильтра. Датчик тока расположен в труднодоступном месте, так как закреплен в фильтре присоединения и при выходе датчика из строя для его замены необходимо снимать крышку фильтра присоединения, что является достаточно трудоемким и времязатратным процессом. Между тем, при его замене возникает необходимость повторной настройки датчика тока, представленного в виде катушки индуктивности с сердечником, в резонанс с частотой промышленного тока в электрической сети. Также недостатком известного фильтра присоединения является отсутствие диагностики исправности датчика тока и, соответственно, передачи аварийного сигнала в диспетчерскую службу.

Другим недостатком является то, что сигнал, переданный датчиком тока, отображается контроллером в милливольтах, что занимает дополнительное время на обработку информации и принятие решения при пересчете показаний в другие единицы измерения, например, в миллиамперы.

Эти недостатки могут привести не только к выходу из строя датчика тока, но и к аварийной ситуации на энергообъекте при невозможности оперативного принятия решения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система мониторинга состояния конденсаторов связи (патент на изобретение RU 2734542 С1 от 20.10.2020, МПК G01R 27/04, G01R 31/64), включающая, по меньшей мере, один конденсатор связи, подключенный к линии электропередачи, по меньшей мере, один фильтр присоединения и, по меньшей мере, один датчик контроля конденсатора связи, причем количество датчиков соответствует количеству конденсаторов связи и фильтров присоединения, а также контроллер. Фильтр присоединения содержит дополнительную отдельную обмотку, к которой подключен датчик контроля конденсатора связи, выход которого соединен с аналоговым входом контроллера.

Недостатком данного технического решения является сложность конструкции системы мониторинга, так как для контроля состояния конденсатора связи используется фильтр присоединения, который имеет дополнительную обмотку, к которой подключен датчик контроля конденсатора связи, а датчик контроля конденсатора связи состоит из диодного моста, к которому подключены выводы дополнительной отдельной обмотки трансформатора фильтра присоединения, одного резистора и конденсатора, соединенных параллельно и подключенных к выводам диодного моста, второго резистора, формирующего выходной ток, выходного разъема, к контактам которого подключен выход датчика, соединенный с аналоговым входом контроллера системы мониторинга. Данная конструкция усложняет процесс сборки и обслуживания системы мониторинга состояния конденсаторов связи, так как, датчик тока расположен в труднодоступном месте и закреплен в дополнительной отдельной обмотке фильтра присоединения, к тому же, при выходе датчика из строя, для его замены необходимо снять крышку фильтра присоединения, а после замены датчика необходима его повторная настройка элементов схемы, что является достаточно трудоемким и времязатратным процессом.

Другим недостатком является отсутствие диагностики исправности датчика тока и, соответственно, в случае его поломки отсутствие передачи аварийного сигнала в диспетчерскую службу, что не позволяет выявить его неисправность и произвести замену его на исправный чтобы оперативно предотвратить аварийную ситуацию.

Еще одним недостатком, влияющим на скорость обработки информационного сигнала, является отображаемый на дисплее контроллера показатель величины постоянного напряжения, который для точности расчетов необходимо перевести из милливольт в миллиамперы, что занимает дополнительное время.

Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в создании упрощенной конструкции устройства контроля тока утечки конденсатора связи и снижении аварийности на энергобъекте и, как следствие, увеличения срока службы оборудования.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в упрощении конструкции устройства контроля тока утечки конденсатора связи, снижении аварийности на энергобъекте и, как следствие, увеличении срока службы оборудования.

Для достижения заявленного технического результата, согласно заявляемому техническому решению, предлагается устройство контроля тока утечки конденсатора связи, включающее конденсатор связи, подключенный к линии электропередачи, фильтр присоединения и датчик тока утечки конденсатора связи, при этом, количество датчиков соответствует количеству конденсаторов связи и фильтров присоединения, датчик тока утечки конденсатора связи закреплен на шпильке фильтра присоединения, а его выход соединен с входом контроллера, согласно изобретению, датчик тока утечки конденсатора связи расположен вне корпуса фильтра присоединения и снабжен защитным корпусом, при этом выход контроллера соединен с компьютером.

Кроме того:

- защитный корпус закреплен на шпильке с помощью гаек;

- измеряемая величина тока утечки конденсатора связи отображается контроллером в миллиамперах, (мА);

- выход контроллера связан через кабель-сеть Ethernet с компьютером диспетчерской службы;

- контроллер установлен в шкафу автоматики.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

На чертеже изображена предлагаемая схема устройства контроля тока утечки конденсатора связи.

Устройство содержит: шпильку 1 фильтра присоединения 7, на которой закреплен корпус 4 для защиты датчика тока утечки 3 конденсатора связи 8 с помощью крепежных элементов в виде гаек 2. При этом выход датчика тока утечки 3 конденсатора связи 8 через кабель 5 связан с входом программируемого логического контроллера (ПЛК)10, находящегося в шкафу автоматики 9, выход которого через кабель сети «Ethernet» 11 связан с диспетчерской службой.

При работе устройства сигнал, поступающий с конденсатора связи 8 на датчик тока утечки 3, размещенный в защитном корпусе 4 на шпильке 1 фильтра присоединения 7, по кабелю 5 поступает в шкаф автоматики 9 на программируемый логический контроллер 10. При этом, программируемый логический контроллер 10, установленный в шкафу автоматики 9, контролирует исправность датчика тока утечки 3 конденсатора связи 8, отслеживая величину тока в заданном программой диапазоне предельных значений.

При этом величина силы тока при помощи датчика тока утечки 3 конденсатора связи 8 измеряется в диапазоне от 4 до 20 мА. Программируемый логический контроллер 10, расположенный в шкафу автоматики 9, отображает на экране дисплея значение величины силы тока в миллиамперах. В случае изменения емкости конденсатора, изменяется величина силы тока. При превышении измеряемого значения на 15% , т.е. при значении силы тока более 6,4 мА подается аварийный звуковой и световой мигающий сигнал индикатора, установленного в этом же шкафу 9. Далее, с выхода программируемого логического контроллера 10 через кабель сети «Ethernet» 11 по протоколу Modbus-TCP информационный сигнал передается в диспетчерскую службу, которая дистанционно наблюдает за исправностью датчика тока 3, и при получении аварийного сигнала, оперативно принимает решение по предотвращению аварии.

Таким образом, расположение датчика тока утечки 3 конденсатора связи 8 в собственном защитном корпусе 4 на шпильке 1 вне корпуса фильтра присоединения 7 значительно упрощает конструкцию устройства и позволяет осуществлять постоянную диагностику датчика тока утечки 3 и конденсатора связи 8 и в случае поломки оперативно производить его замену. К тому же, в связи с тем, что датчик тока утечки 3 конденсатора связи 8 конструктивно не привязан к элементам фильтра присоединения 7, он не оказывает влияния на характеристики фильтра 7, а также после аварийной замены датчика нет необходимости в настройке всей системы, что значительно сокращает трудозатраты и время.

Отображение величины постоянного тока в виде сигнала на дисплее контроллера в миллиамперах (мА) обеспечивает оперативность обработки информации и принятия решений, так как отпадает необходимость перевода значений из одной единицы измерения в другую.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна», так как из уровня техники не выявлены технические решения с предложенной совокупностью признаков.

Заявляемое устройство может быть изготовлено известными способами из известных элементов с использованием известных материалов, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в энергетике для автоматического контроля и отслеживания состояния конденсаторов связи на энергообъектах, для определения начала процесса разрушения конденсатора связи и своевременной его замены. Устройство контроля тока утечки конденсатора связи, включающее конденсатор связи 8, подключенный к линии электропередачи, фильтр присоединения 7 и датчик тока утечки 3 конденсатора связи 8, при этом количество датчиков 3 соответствует количеству конденсаторов связи 8 и фильтров присоединения 7, датчик тока утечки 3 конденсатора связи 8 закреплен на шпильке 1 фильтра присоединения 7, а его выход соединен с входом контроллера (ПЛК) 10, при этом, согласно изобретению, датчик тока утечки 3 конденсатора связи 8 расположен вне корпуса фильтра присоединения 7 и снабжен защитным корпусом 4, при этом выход контроллера 10 соединен с компьютером. Технический результат предлагаемого технического решения заключается в упрощении конструкции устройства контроля тока утечки конденсатора связи и снижении аварийности на энергобъекте и, как следствие, увеличении срока службы оборудования. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство контроля тока утечки конденсатора связи, включающее конденсатор связи, подключенный одним выводом к линии электропередачи, а другим выводом к шпильке фильтра присоединения, на которой закреплен датчик тока утечки конденсатора связи, вывод которого соединен с входом контроллера, отличающийся тем, что шпилька фильтра присоединения проходит через датчик тока утечки конденсатора к фильтру присоединения, соединенного с землей, при этом датчик тока утечки конденсатора связи расположен в собственном защитном корпусе вне корпуса фильтра присоединения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитный корпус закреплен на шпильке с помощью гаек.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измеряемая величина тока утечки конденсатора связи отображается контроллером в миллиамперах (мА).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход контроллера связан через кабель-сеть Ethernet с компьютером диспетчерской службы.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контроллер установлен в шкафу автоматики.