Устройство для регистрации расхода ресурса пропускной способности защитного аппарата Советский патент 1990 года по МПК H01T1/12 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля работы и диагностики состояния защитных аппаратов (нелинейных ограничителей перенапряжений или вентильных разрядников), находящихся в эксплуатации электрических сетей различных классов напряжения.

Для надежности функционирования, обеспечения определенной стратегии эксплуатации,оценки работоспособности и своевременного вывода из работы защитного аппарата, когда исходный ресурс, пропускной способности его полностью исчерпан, и ухудшение состояния может стать источником аварии

как самого защитного аппарата, так и защищаемой им электрической сети, защитные аппараты необходимо оборудовать устройствами контроля работы и диагностирования состояния.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства регистрации расхода ресурса пропускной способности защитного аппарата путем оценки расхода ресурса при единичном срабатывании аппарата.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для регистрации расхода ресурса пропускной способности защитного аппарата; на фиг. 2 - блок-схема входной схемы повышения достоверности и синхронизации работы блоков математисд 1

с& со сд

00

ческой обработки устройства; на фиг. 3 - граф-схема, иллюстрирующая последовательность прохождения сигналов по блокам устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит первичный преобразователь 1, вход которого подключен к защитному аппарату 2, а вшЈод его соединен с входом амплитудного селектора 3, входом таймера JQ 4 и входом компаратора 5. Выход селектора 3 соединен с входом блока 6 памяти. Выход таймера 4 подключен к входам компараторов 7 - 9. Выход блока

6памяти соединен с входами блоков 10 j и 11 деления.Выход блока 11 деления соединен с входом компаратора 5, Выходы компараторов 7-9 подключены к входам блоков 12 и 13 коммутации, состоящих соответственно из трех ключей 20 14 - 16 и 17 - 19, к входам которых подключены задатчики опорных сигналов 20 - 22 и 23 - 25. Выход компаратора

7соединен с входами ключей 14 и 17, выход компаратора 8 подключен к вхо- 25 дам ключей 14 и 15 и ключей 17 и 18,

а выход компаратора 9 соединен с входами ключей 15 и 16 и ключей 18 и 19. Выходы ключей 14 - 16 соединены с входами блока 26 сложения, выход которо- -J го соединен с входом блока 10 деления, выход которого соединен с блоком 27 умножения через блок 28 логарифмирования. Выходы ключей 17 - 19 блока 13 коммутации соединены с входами блока 29 сложения, выход которого подключен к входу блока 27 умножения, соединенного с блоком 30 сложения. Задатчик 31 опорного сигнала включен на вход блока 30 сложения, выход которого со- , единен с счетчиком 32 через блок 33 антилогарифмирования. Вход счетчика соединен с входом блока 34 вычитания, входом блока 6 памяти, входом таймера 4 и входами ключей 16 и 19 блоков д 12 и 13 коммутации. Задатчик 35 опорного сигнала соединен с входом блока 34 вычитания, выход которого подключен к регистратору 36.

I5

Первичный преобразователь 1 - это

устройство, преобразующее импульсы разрядного тока через защитный аппарат 2 в сигнал, удобный для последующей обработки, и может быть выполнен 5 по стандартной схеме, например, в виде высокочастотного трансформатора тока или безындукционного сопротивления.

3

Q

j 0

5

Q ,Q д5

50

55

5

Амплитудный селектор 3 - это устройство для выделения максимального значения тока I от входного сигнала и может быть выполнен по стандартной схеме.

Блок 6 памяти - это стандартное устройство хранения-выборки информации, предназначен для запоминания подводимого по первому входу значения максимального тока Im от амплитудного селектора 3 и выдачи этого запомненного сигнала на блок 11 деления с постоянным делителем, равным 2, и на блок 10 деления для деления на выбранное значение базового тока Ic

О 1

от блока 26 сложения. Сброс информации, записанной в блоке 6 памяти, осуществляется по сигналу, подводимому к второму входу от счетчика 32.

Таймер 4 - это стандартное устройство - счетчик времени и предназначен для определения длительности импульса тока от I m до I m /2. Запуск 1Й таймера 4 осуществляется по сигналам, отличным от нуля, с выхода первичного преобразователя 1, а останов таймера 45 с определенной выдачей на его выходе подсчитанного времени О , осуществляется отличным от нуля сигналом с выхода первого компаратора 5, при условии I Im/2, при этом величина 1 поступает с выхода первичного преобразователя 1, а величина I /2 поступает с выхода блока 11 деления. Таймер 4 может быть выполнен из последо-, вательно соединенных ключа и интегра-, тора.

Компараторы 7-9 предназначены для сравнения поступающего по их входам значения времени D с соответствующими уставками, равными 0, 100 и 500 мкс соответственно.

Блоки 10 и 11 деления, сложения 26, 29 и 30 являются стандартными блоками и могут быть выполнены по известным схемам.

Задатчики 20 - 22 опорного сигнала предназначены для задания и ввода на входы блока 12 коммутации соответствующих значений базовых токов I , В- -Б которые с выходов соответствующих ключей 14 - 16 поступают на входы блока 26 сложения.

Задатчики 23 - 25 опорного сигнала предназначены для задания и ввода через ключи 17 - 19 соответственно значений параметра у.. , а именно f.,

у , г, соответствующих каналам контроля, определяемым величиной Ј. . При этом на блок 29 сложения поступает величина г с выхода одного из ключей 17, 18 или 19, соответствующая т. с

о 1

выхода одного из ключей 14, 15 или 16 Задатчики 31 и 35 предназначены для задания и ввода на блоки 30 и 34 соответственно постоянных значений, равных In К ис.

Все зацатчики опорного сигнала яв- ляются стандартными блоками и могут быть выполнены, например, в виде по- тенциометрических делителей.

Блоки логарифмирования 28 и антилогарифмирования 33 являются стандартными блоками, они предназначены для выполнения математических операций, соответствующих их названиям, над входными сигналами. Блоки умножения 27 и вычитания 34 являются также стандартными и выполняются по известным схемам.

0

15 с выхода компаратора 9, на третий вход ключа 16 с выхода счетчика 32 таким образом,что на блок 26 сложения поступает только одно из значений базового тока I,- от соответствующих задатчиков опорного сигнала 20 - 22. Ключи 17 - 19 работают синхронно с ключами 14 - 16, управляются теми же сигналами с компаратороп 7 - 9 и счетчика 32 и осуществляют выбор только одного значения параметра у, от задатчиков 23 - 25 опорного сигнала, которое поступает на блок 29 сложения.

Все блоки математической обработки,, за исключением блоков 26 и 29 сложения, снабжены /,а входе схемой повышения достоверности и синхронизации работы (фиг. 2), включающей компарато- ры 37 - 39 чля каждого входного сигнала X,, Х7,...,Хп, выходы которых подключены к логическому блоку И 40, выход которого соединен с управляющи- ми входами ключей 41 - 43,, к другим

5

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства регистрации расхода ресурса пропускной способности защитного аппарата путем оценки расхода ресурса при единичном срабатывании аппарата. Регистрация импульсов тока раздельно на амплитуде и длительности в выбранных характерных каналах, определяющих степень тяжести нагрузочных воздействий, дефференцированная обработка измеренных импульсов в каждом характерном канале с учетом степени расходования ресурса в нем, определение расхода ресурса пропускной способности за каждое срабатывание и суммарное накопление информации о расходе ресурса за период эксплуатации обеспечивают возможность автоматической, оперативной, высокоточной и достоверной оценки расходования ресурса и определение остаточного ресурса пропускной способности защитного аппарата. 3 ил.

Счетчик 32 предназначен для подсче-25 (информационным11 входам которых подта суммы Zn j расхода ресурса пропускной способности п при каждом единичном срабатывании защитного аппарата, является стандартным блоком и может быть выполнен на базе стандартно- 30 ботки.

го электромеханического счетчика. Регистратор 36 представляет собой стандартный прибор для регистрации значений сигналов, поступающих на его вход, предназначен для регистрации величины остаточного ресурса R исд- Zn поступающей с выхода блока 34 вычитания, на один вход которого с выхода счетчика 32 поступает накопленная величина суммы Т.п (, а на второй - заданная задатчиком 35 величина ресурса

Киск

Блок 12 коммутации - это устройство, собранное на трех ключах 14-16 и предназначен для подключения соответствующего 0 канала к схеме определения величины расходования ресурса.

Коммутатор 12 работает следующим образом. На входы ключей 14 - 16 поступают управляющие сигнала на открытие от соответствующих каналов измерения компараторов 7-9. От задатчиков 20 - 22 опорного сигнала на входы ключей 14 - 16 поступают заданные

значения базовых токов I Б , 16 и I вэ.

Сигналы на закрытие ключей 14 - 16 поступают на второй вход ключа 14 от компаратора 8, на второй вход ключа

ключены соответствующие входные сигналы X1S X2,..,,Xri, а вьгсоды ключей 41-43 соединены с соответствующими входами блока 4 математической o6ps5

5

На приведенной схеме фиг. 2, X.,, Х2....,Х п- входные сигналы, подлежащие обработке ч соответствующем блоке математической обработки,a Y - выходной сигнал этого математического блока. Применение этой схемы обусловлено и она работает таким образом, что выходной сигнал Y на выходе блока математической обработки появится только в том случае, если все входные сигналы Х%,...,Х п отличны от нуля. В этом слугае на выходах всех компараторов будут сигналы логической 1, на выходе блока И также будет сигнал логической который открывает все

X1,...,X п через соответствующие ключи на входы блока математической обработки. Количество п параллельных

цепочек компаратор - ключ определяется количеством обрабатываемых математическим блоком сигналов.

Использование этой входной схемы дпя каждого математического блока

позволят не применять специального временного синхронизатора работы блоков устройства, и устраняет возможность получения недостоверной промежуточной информации вида деления на

7

In 0 и т.д. Для блоков 26 и

1576958

ре ко ра Т с в

29 необходимости в таких схемах нет, так как их функциональное назначение заключается в определении суммы трех сигналов, два из которых О.

Сущность устройства регистрации расхода ресурса пропускной способности защитного аппарата заключается в том, что при попадании на вход устройства каждого импульса разрядного тока от сработавшего защитного аппарата осуществляется следующая последовательность операций. j Измеряют амплитуду (максимальное значение) тока „,- и длину волны (до полуспада) Ј .

В зависимости ст значения ществляют выбор и передачу величины амплитуды I mi в один из трех каналов: канал I при U- 100 мкс; канал II при 100 мкс Ј й- Ј 500 мкс; канал III при Ј У 500 мкс.

D.осуВ каждом канале нагрузочные импульсы тока сопоставляют с базовым током, для чего необходимо произвести действие

п

n

(I--h-v о 48 }Т

где п0- число единиц, зафиксированных соответствующими счетчиками каналов

№;

I,

16

базок ранее имевшемуся

регистратора при вый ток.

Добавляют п- числу.

При выборе базовых токов в каналах может быть принята следующая методика.

Для третьего канала удобно принять 1Б5 1ИСП, пс 100. Тогда расчетному 4Q ресурсу защитного аппарата будет соответствовать сумма n n

Импульс тока I от сработавшего защитного аппарата 2 через первичный преобразователь 1 поступает на входы ,д амплитудного селектора 3, таймера 4 и компаратора 5. Таймер 4 начинает от ; . В блоке 3

счет времени

осущестисп

ИОП

вляется определение максимума I m величины тока I, который через блок 6 памяти поступает на блоки 10 и 11 деления.

В блоке 11 деления определяется

n

исп

6V

В этом канале Т 3,6. величина 1./2, поступающая на компаратор 5, на выходе которого появляет- 45 ся управляющий сигнал на останов тай- . мера 4 при условии, когда значение I с выхода первичного преобразователя 1 станет меньше величины 1ж/2. На выходе таймера 4 формируется сигнал 50 Я; равный времени полуспада амплитуды импульса тока, который поступает на схему выбора канала измерения, сос тоящую из трех компараторов 7-9. Компараторы 7-9 своими выходными 55 сигналами в зависимости от того, ка-, кой (или какие) из них сработал, осуществляют подключение через соответствующие каналы блока 12 коммутации (ключи 14 - 16) и ключи 17-- 19 заДля второго канала исходя из соот- г j- /р, и

ношения I

«V 1 г

(.JЈ2.)

ися

УИ

а 6з И1с

lucrf где

откуда

среднее значение

Ъ;

1 ICf

во втором канале. В

этом канале также можно принять n 0 100о Значение у 2,8.

Для первого канала аналогично Ig

l6S«W« iic,m ОДе СРеД нее значение Di в первом канале. В

этом канале также можно принять п0 100. Значение v 2,2.

Если сумма показаний всех трех счетчиков составит n n ися I исо единиц, то израсходован расчетный ресурс

Например, Для серийных нелинейных резисторов РОНК диаметром 28 мм, из которых комплектуются нелинейные ограничители перенапряжений ,1 исп 100 А, С (,,Ј.„ 2500 мкс, n исл 20. Тогда расчетному располагаемому ресурсу защитного аппарата будет соответствовать величина n-, 20100 2000. Принимают для третьего канала I g 1ИСл ЮО А; для второго канала I62 100 (2500/300) 100-3,6 360 А, п„ 100; для первого канала Т 5l 100 (2500/20)о-« 100-18

5 1800 А, п0 100.

При таком подходе и n 0 100 можно зафиксировать токовые воздействия, составляющие не менее 1% от воздействия током 100 А на волне 2,5 мс. Если

сумма показаний всех трех счетчиков составляет 2000 единиц, то израсходован расчетный ресурс,

В указанных расчетах величина Iисп принята для одной колонки резисторов

5 защитного аппарата. При n«. параллельных колонках резисторов располагаемый ресур R Нсх R Исх пк, где R,

исх, располагаемый ресурс одной колонки.

Устройство, .работает следующим образом.

Импульс тока I от сработавшего защитного аппарата 2 через первичный преобразователь 1 поступает на входы амплитудного селектора 3, таймера 4 и компаратора 5. Таймер 4 начинает от- ; . В блоке 3

счет времени

осуществляется определение максимума I m ве. личины тока I, который через блок 6 памяти поступает на блоки 10 и 11 деления.

В блоке 11 деления определяется

ратор 5, на выходе которого появляет- ся управляющий сигнал на останов тай- мера 4 при условии, когда значение I с выхода первичного преобразователя 1 станет меньше величины 1ж/2. На выходе таймера 4 формируется сигнал Я; равный времени полуспада амплитуды импульса тока, который поступает на схему выбора канала измерения, состоящую из трех компараторов 7-9. Компараторы 7-9 своими выходными сигналами в зависимости от того, ка-, кой (или какие) из них сработал, осуществляют подключение через соответствующие каналы блока 12 коммутации (ключи 14 - 16) и ключи 17-- 19 заданных значений базовых токов I

Pt

и параметра v., поступающих на входы соответствующих блоков 26 и 29 сложения .

Выбранное значение базового тока I Б. с выхода блока 26 сложения поступает на второй вход блока 10 деления, на первый вход которого поступает величина I

№:

от блока 6 памяти.

10

Величина отношения Im /I 6 с выхода блока 10 деления через блок 28 логарифмирования поступает на первый вход блока 27 умножения, на второй вход которого поступает с выхода бло- j ка 29 сложения базовое значение параметра -v. , соответствующее выбранному каналу измерения.

Im:

Величина -и. In -- - с выхода бло6i20

ка 27 умножения поступает на первый

вход блока 30 сложения, на второй вход которого поступает с выхода блока 31 заданное значение величины Inn .

Таким образом, на выходе блока 30 25 хода ресурса пропускной способности

ного автоматизированного контроля и повышение точности оценки расхода р сурса и остающегося ресурса пропуск ной способности. Своевременное изве рдение о необходимости принятия мер по замене защитного аппарата позво ляет повысить безопасность и надеж ность защитного аппарата и защищаемой сети, бесперебойность электроснабжения .

Формула изобретени

Устройство для регистрации расхо ресурса пропускной способности защи ного аппарата, содержащее первичный преобразователь, вход которого подкл чен к защитному аппарату, а выход к торого соединен с входом амплитудно го селектора, первый блок коммутаци и счетчик, отличающееся тем, что, с целью расширения функци нальных возможностей путем оценки р

получают величину In п

n I m; M;ln г- -,

&1

которая поступает на вход блока 33 антилогарифмирования, на выходе- которого получают величину расходования ресурса п- при данном i-м срабатывании защитного аппарата. Эта величина поступает на вход счетчика 32, где накапливается сумма расхода ресур- са за предыдущие i срабатываний защитного аппарата.

Выходной сигнал счетчика 32 осуще3

ствляет приведение измерительной час- о ка сложения, а выходы ключей второго

ти схемы в исходное нулевое состояние, обнуляя таймер 4, блок 6 памяти и закрывая ключи 16 и 19, а также поступает ка вход блока 34 вычитания, где вычитается от заданного задатчиком

22 ресурса R

исх

Величина остаточного ресурса, равная R HCf- 5 п., поступает на регистратор 36, где фиксируется о

Преимуществами предлагаемого уст- , ройства в сравнении с известным, в качестве которого принят серийный регистратор пропускной способности защитного аппарата в виде имитатора, являются отсутствие необходимости отключать защитный аппарат от сети, вскрывать устройство регистрации пропускной способности, что не требует трудовых затрат, возможность оператив5

0

0

ного автоматизированного контроля и повышение точности оценки расхода ресурса и остающегося ресурса пропускной способности. Своевременное изве- рдение о необходимости принятия мер по замене защитного аппарата позволяет повысить безопасность и надежность защитного аппарата и защищаемой сети, бесперебойность электроснабжения .

Формула изобретения

Устройство для регистрации расхода ресурса пропускной способности защитного аппарата, содержащее первичный преобразователь, вход которого подклю-. чен к защитному аппарату, а выход которого соединен с входом амплитудного селектора, первый блок коммутации и счетчик, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем оценки рас

аппарата при единичном срабатывании, оно снабжено вторым блоком коммутации, блоком памяти, таймером, четырьмя компараторами, двумя блоками деления, тремя блоками сложения, восемью задатчиками опорного сигнала, блоком вычнлизния, регистратором и блоком умножения, первый и второй блоки коммутации выполнены каждый в виде трех ключей, первый вход каждого из которых соединен с одним из шести указанных восьми задатчиков опорного сигнала, выходы ключей первого блока коммутации подключены к входам первого бло5

,- 5

бдока коммутации подключены к входам второго блока сложения, выход первичного преобразователя подключен также к первому входу таймера и первому входу первого компаратора, выход амплитудного селектора подключен к первому входу блока памяти, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков деления, выход первого блока деления подключен к второму входу первого компаратора, выход которого соединен с вторым входом таймера, выход которого подключен к входам второго, третьего и четвертого компараторов, выход первого блока сложения подключен к второму входу второго блока деления, выход которого соединен через дополнительно введенный блок логарифмирования с первым входом блока умножения, выход второго блока сложения подключен к второму входу блока умножения, выход которого соединен с первым входом третьего блока сложения, седьмой задатчик опорного сигнала подключен к второму входу третьего блока сложения, выход которого соединен с входом указанного счетчика через дополнительно введенный блок антилогарифмирования, выход счетчика подключен к первому входу блока вычитания, к третьему входу таймера и второму входу блока памяти, а восьмой задатчик. опорного сигнала

соединен с вторым входом блока вычитаФиг.1

ния, выход которого подключен к регистратору, причем выход второго компаратора соединен с вторыми входами первых ключей первого и второго блоков коммутации, выход третьего компаратора соединен с третьими входами первых ключей и вторыми входами вторых ключей первого и второго блоков коммутации, выход четвертого компаратора соединен с третьими входами вторых ключей и вторыми входами третьих ключей первого и второго блоков коммутации, а выход счетчика подключен также к третьим входам третьих ключей первого и второго блоков коммутации.

Л

3d

40

г

39

4f

X,

-

XZ

и

Пр

г

Фаг. 2