Устройство для вероятностно-статистического контроля износа конденсаторов Советский патент 1992 года по МПК H02H7/16 H02H5/04 

Изобретение (вносится к алектроэнер- ,.м-. к устройствам зашиты и автоматики . 1ндс . d; орных чстановок (K) емкостной компенсаиич

Известно хстройство для защиты установок емкостной компенсации от перегрузки, со. и-ржашее pe.ie напряжения с зависимой выдержкой времени, которое питается от трансформатора напряжения, подключенного к батарее конденсаторов. При перегрузках, вызывающих сокрашение срока слхжбы конденсаторов, конденсаторы выводятся из работы

Однако применение данного устройства не позволяет учитывать все переменные режимы работы батареи конденсаторов - изменение температуры окружающего воздуха, влияющего на температуру и срок службы конденсат(гров, а также фактическую степень износа конденсаторов. Относитечьный износ изоляции конденсаторов

. сн :. где Ти - номинальный срок с.глжбы: 1фактический L рок ... . жб:„. I - напряжение на конденсаторе, и -- температура диэлектрика. Температура диэлектрика конденсатора

H H.J-alЈ. где н - температура окружающего вс.здуха;

а. --- постоянный коэффициент, который зависит от габарита и типа конденсатора:

- превышение температуры наиболее нагретой точки конденсатора над температурой окружающего воздуха.

Наиболее близким к предлагаемом) является стронство. содержащее датчики напряжения и температхры окружающей среды, схемы коммутации и управления, решающий и регистрирующий блоки. При

Ъ

g

ь

Х

о

режимах нагрузки, выбывающих уменьшение срока службы конденсаторов, исполнительный орган выводит конденсаторы из работы.

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает контроля температуры конденсаторов, определяемой разбросом параметров, местоположением конденсаторов в КУ и наличием спектра высших гармоник тока и напряжения, не позволяет оценить вероятностио-статистические характеристики износа конденсаторов. Так, вероятность преждевременного износа конденсаторов в батарее конденсаторов равна

Р,. «,/ . где -- число конденсаторов в КУ;

,.. - количество конденсаторов с относительным износом, превышающим допустимое значение.

Цель изобретения - повышение надежности, точности и достоверности контроля износа конденсаторов - достигается тем, что в устройство, содержащее датчик напряжения, подключенный через реле напряжения с зависимой выдержкой времени к исполнительном . ор-ану, датчик температуры окр жакнцей среды, комултатор датчиков, а н а. юго-цифровой преобразователь, последовательно с- л.пшенные таймер перио- дическог о запуска и формирователь импульсов правления, ог ра и юшие блок управления, решающий I: регистрирующий блоки, при этом соответствующие входы коммутатора датчиком подключены к датчикам напряжения, датчнкч температхры окружающей сгч-ч.ы и выходу блока управления, выход коммутатора подключен к аналога- цифровом1. ;реог |разьвателю. соединенном с с нн- формац.мнпым входом решающего (пока, состоящему in последовательно соединен- ны блоков памяти, вьнпк ди ельного блок.-: т емперл ry конденсатора, блока пронзве- ;н-чия этом температ рь; на напряжен.и--, блока Wi iBe icHi:и в степень ) произведения. .ций вход решающего блока подключен к выход1, формирователя импульсов хправления, допол мят е.тьн введены цнфроа налоговый преобразователь, тк рвый пороговый зтемент, два интегратора, блок деления, второй пороговый элемент. счетчик импульсов, регистр, датчики температуры корпусов конденсаторов, при этом выход решающего блока соединен с входом цифро- аналогового преобра юват едя. подключенного к входу первого интегратора и че;чм первый пороговый элемент к входу второго интегратора, выходы интеграторов подключены к соответствующим входам блока деления, третьим входом соединенного с таймером блока управления и выходом че-ре второй ПОРОГОВЫЙ элемент с исполннтетьным органом, при эт,о регистр, первым входом подключенный к выходам таймера, вторым входом через счетчик импульсов подключен к выходу формирователя импульсов, выходом соединен с регистрирующим блоком, третий вход регистра соединен с выходом первого порогового элемента, выходы датчиков температуры корпусов конденсаторов - с соответствующими входами коммутатора датчиков.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство для вероятностно-статистического контроля износа конденсаторов имеет батарею I конденсаторов, состоящую из параллельно включенных конденсаторов 2. трансформатор 3 напряжения, связанный с реле 4 напряжения, которое с выдержкой времени выдает сигнал исполнительному

органу 5 на отключение батареи конденсаторов. В соответствии с функциями износа конденсаторов в устройство, дополнительно введены датчики б температуры корпусов конденсаторов. Таймер 7. входящий в блок 8

0 управления, осуществляет управление и периодический с заданной выдержкой времени / запуск устройства. С помощью формирователя 9 импульсов управления коммутатор 10 производит поочередный опрос датчиков напряжения 3. температуры окружающей среды II. температуры корпусов конденсаторов 6. Аналого-цифровой преобразователь 12 преобразует сигналы датчиков в цифровой код. который поступает в блок 14 памяти решающего устройства 1-4 В вЫчис0 дитсльном блоке 15 определяется температура диэлектрика конденсатора, блок 16 осуществляет умножение температуры диэлек - рнка на напряжение, в блоке 17 низведения в степень определяется значение износа

с конденсаторов как степень указанного произведение В цифроаналоговом преобразователе 18 происходит преобразование цифрового сигнала, соответствующего из- нос конденсатора, в аналоговый /и:на т. поступающий на вход пе; В г ( нтеграто0 ра 19 и через пороговый э/ч-мент 20 на вход второго интегратора 21 В -.ависим сти от уровня аналогового сигнала чороговый элемент 2d подает сигнал на вход интегратора 21 При этом интегратор 19 за время конт

5 роля износов всех конденсаторов ; выдает сигнал, пропорциональный суммарному рассчитанному числу износов конденсаторов, а интегратор 21 соответственно выдает сигнал, пропорциональный числу износов конденсаторов выше допустимых значении

0 Выходы интеграторов 19 и 21 подключены к блоку 22 деления, который по команде таймера 7 осуществляет сравнение поступающих сигналов и в случае превышения вероятности износа конденсаторов КУ больше допустимого значения через пороговый эле5 мент 23 подается команда исполнительному органе 5 на отключение батареи 1 конденсаторов. Присоединенный своим входом счетчик 24 импульсов к формирователю 9 импульсов, осуществляет счет числа импульсов, пропорционального порядку опрашиваемых датчиков температуры корпусов конденсаторов, и подает сигнал на вход регистра 25. который в случае превышения износа конденсатора выше допустимого значения по сигналу с порогового элемента 20 фиксирует соответствующий номер конденсатора и выдает на регистрирующее устройство 26.

При нормальном режиме работы срок службы конденсатора равен 7„ С/ 1„н„|77.

Для других условий работы конденсатора ,i.-Hi::.

Относительный износ /-:о конденсатора равен

1,.тн н,/ч„ нн)7 /4(б ,еУ7.

Формирователь 9 импульсов блока 8 управления управляет опросом датчиков и записью их информации в блок 14 памяти, после чего он выдает следующую команду коммутатору 10 для опроса следующего датчика Формирователь 9 импульсов связан с решающим устройством 13 для его периодической подготовки принимать информацию из ана- лого-нифрового преобразователя 12. Цифро- аналоговый преобразователь 18 преобразует цифроьой код в аналоговый сигнал, соответствующий износу конденсатора, поступающий на интегратор 19 и пороговый элемент 20. При аналоговом сигнале, соответствующем H.iriu,;. конденсатора больше допустимого значения, включается пороговый элемент 2 i к подает сигнал на интегратор 21 и регис. р 25 Интегратор 19 интегрирует

4

по времени / , .$с ...,.. интегратор 21 Р: Л .- :,ц. где / ,;. L

изм нения

напряжения HJ в хода интеграторов соот- ветств . ю.аего и -.носам г он;:енсаторов

.За время i опро,.а и расчета износа всех конденсаторов :к..: чаемые значения Я|.. - . / ... n:jMo:i;t,F; блока 22 деления по л-. макде тай . ера 7 осуществляется определение функции / .. / .. ,.. и в превышении получаемым результатом допустимого значения чепе пороговый элемент 23 подается сигнал исполнительному органу 5 на отключение батареи 1 конденсаторов Регистр 25 по сигналу с порогового элемента 20 осуществляет временную регистрацию порядкового номера конденсатора с износом цольм;е допустимого, поступающего со счетчика 24 импульсов, и выдачу номеров конденсаторов на регистрирующее устройство 26.

В приведенной последовательности осу- mei гкляется вероятностно-статистический контроль 1многа конденсаторов Устройство позволяет следить за состоянием конденсаторов как по перегрузочным, износовым, так и по вероятностно-статистическим характеристикам. В результате повышается надеж

ность работы КУ. Кроме того, предлагаемое устройство дает возможность оценить износ конденсаторов, определяемый разбросом их характеристик и наличием в электрических сетях высших гармоник тока и напряжения, и наметить технические мероприятия по нормализации работы конденсаторов. При выполнении предлагаемого устройства на базе специализированного про граммируемого микрокалькулятора (например. «Электроника МК 64) с блоком управления, включающим элементы БИС-интерфейса. и аналого-цифровым преобразователем, к которому через коммутатор присоединены датчик напряжения, датчик температуры окружающей среды и датчики температуры корпусов конденсаторов, в качестве которых могут быть использованы терморезисторы типа ММТ-54. для регистрации можно использовать автоматическое цифровое печа0 тающее устройство. Цифроаналоговый преобразователь, пороговые устройства, интеграторы, блок, деления, счетчик импульсов и регистр могут быть изготовлены из серийных типовых элементов радиоэлектронных устройств Так. для конденсаторов типа КС 2 - 6, 3-75 при соотношении п„ c.u. I. где пи - число конденсаторов с температурой корпуса более 75:С. устройство работает нормально, а при соотношении и, 0.1 происходит автоматическое отключение KN

0

Формула и.чоС fie т сны.ч

Устройство для вероятностно-статистического контроля износа конденсаторгв. содержащее дитчик напряжения, подклю

5 ченныи через реле напряжения с зависимой выдержкой времени к исполнительному органу, датчик температуры окружающей среды, коммутатор датчиков, аналого-иифровой преобразователь, последовательно соединенные таймер периодического запуска и формирователь импульсов праьленпя. обр. j у щие блок уп|хавлення. ре;::лощнй и регистрирующий блоки, при этом с тьетств нмшн- входы коммутатора датчиков пС ДклгТчены к датчикам напряжения, датчику темпера5 туры окружающей среды и выходу блока управления, выход коммутатора подключен к ана.того-цифровому преобразователю, соединенному с информационным входом решающего блока, состоящему из последовательно соединенных блоков памяти, вычис0 лительного блока температуры конденсатора, блока произведения этой температуры на напряжение, блока возведения в степень этого произведения, запускающий вход решающего блока подключен к выходу формирователя импульсов управления, отличающееся тем. что. с целью повышения надежности, точности и достоверности контроля износа конденсаторов, в него дополнительно введены цнфроаналоговый преобразователь, первый пороговый элемент, два интегратора.

0

5

о .u1 .они, второй пороговый элемент.

1Н-:чпк ..IIP. IIAOH. регистр, датчики темпе- K.;VWOB конденсаторов, при этом реп.акнцего блока соединен с входом

ыф лоаналон.ного преобразователя, подключенного к входу первого интегратора, и через первый пороговый элемент - к входу второго интегратора, выходы интеграторов подключены к соответствующим входам блока деления, третьим входом соединенного с таймером блока управления и выходом

через второй пороговый элемент с исполнительным органом, при ътом регистр, первым входом подключенный к выходам таймера, вторым входом через счетчик импульсов - к выходу формирователя импульсов, выходом соединен с регистрирующим блоком, третий вход регистра соединен с выходом первого порогового элемента, выходы датчиков температуры корпусов конденсаторов - с соответствующими входами коммутатора датчиков.

---- 5