Устройство для измерения токов линий электропередач Советский патент 1982 года по МПК G01R15/04 G01R33/07 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

1

Изобрегение относится кэлектроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле режимов ли:ний электропередач высокого и сверхвысокого напряжения.

Известно устройство для токов линий электропередач, вьтолйенное на основе ферритовых концентратов магнитного поля, синтезированных в виде: . ю соосно расположенных стержней, в зазорах между которь1ми размешены преобра зоватепи Холла, соединенные последовательно по выходным цепям ..15

Недостатки известного устройства определяются переменной чувствительностью, обусловленной колебаниями магнитной проницаемости концентраторов магнитного поля при изменениях температуры окружакяцей среды, насьпдением ферритов и искажением формй выходных сигналов, а также малой выходной мощностью.

Наиболее близким по техническому решению к предложенному является устройство для измерения токов линий электропередач, содержащее крестообразный ферритовый концентратор магнитного поля с зазором по диагонали, в котором размещен преобразователь Холла, катушку компенсации, расположенную на поперечных стержнях концентратора симметрично отновятельно его продольной оси, блок автоматического слежения, связанный по входу с преобразователем Холла, а по выходу с катушкой компенсации.

Указанное устройство, реализующее компенсационный принцип измерения, обладает стабильной чувствительностью в широком диапазоне изменений окружающей температуры и значительной выходной мощностью, поскольку информация о контролируемом токе линии электропередачи выдается в виде тока .катушки компенсации39 Однако порог чувсгвигельносги известного устройства не является высоким и зависит от угла наклона зазора концентратора к его продольной оси. Кроме того, индуктивность катушки компенсации вызывает запаздывание протекающего по ней тока от сигнала преобразовагеля Холла, увеличивающееся пропорционально частоте. Данное обстоятельство отрицательно сказывается на общем частотном диапазоне полезного сигнала; , Цель изобретения - повышение чувств тельности и расишрение области рабочих частот измерительного усгройсгва. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения тЪков линий элек1ропередач, содержащем kpecTo образны1Г ферритовый концентра юр магнитного поля с зазором по диагонали, в котором размещен преобразователь Холла, катушку компенсации, размещенную на поперечных стержнях концентратора симметрично относительно его продольной оси, блок автоматического слежения, свя занный по входу с преобразователем Хол ла, а по выходу - с кэгушкой компенсации, продольные стержни концентратора вьтолнены в виде усеченных конусов с вершинами, обращеннымЕГ к центру, а в блок автоматического слежения введен узел сравнения с установленными на его соответствующих входах предусилителем и резистивным шунтом, причем предусилитель соединен с выходом преобразователя Холла, а резистивный шунт включен в цепь кагугшси компенсации. На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства для И(ет14врения токов линий электропередач. Устройство содержит крестообразньтй ферритовый концентратор (усилитель) маг нитного поля с продольньши конусообраз ными I и поперечными цилиндрическими 2 стержнями, преобразователь Холла 3, размещенный в диагональном зазоре кокцентратора, катушку компенсации 4, расположенную на поперечных стержнях 2 симметрично относительно продольной оси концентратора, блок автоматического сле жения 5 с предусилителем 6, резистивным шунтом 7, узлом сравнения 8 и око нечным усилителем 9. Вход предусилител 6 соединен с выходом преобразователя Холла 3, резистявный шунт 7 включен в цепь катушки компенсации 4, которая связана с выходом оконечного усилителя 9. Устройство работает следуюшим образом. 24 Сигнал с выхода преобразовагеля Холла 3 после прелвяригельного усилешш предусилигелам 6 поступает узел сравнения 8, где сравкиваегся с напряжением на резистивном шунте 7, характеризукяцем величину и фазу тока кагушки компенсации 4. ЕСЛИ скорость изменения компенсирующего тока отличается от скорости из- менения выходного сигнала преобразователя Холла 3, магнитное поле в зазоре концентратора оказывается нескомпенси- рованньш полем катушки 4. В этом случае узел сравнения 8 изменяет величину сигнала на входе оконечного усилителя 9 таким рбразом, что на выкоде последнего появляется ток, обеспечивающий необходимую компенсацию поля в зазоре до уровня, не превосходящего порога чувствительности устройства. Результирующий ток в катушке компенсации 4 является мерой контролируемого тока линии электропередачи. При вьгаолнении продольных стержней I в виде усеченньрс конусов вершинами к центру коэффициент усиления йоля по продольной оси увеличивается. Экспериментально усгановлено, что при относительный размерах диаметра вершины, основания и вьюогы продольного сгержня концентратора раввьре соответственно 1,4 и 12 (за единицу взят диаметр веришны усеченного конуса) при прочих равных условиях коэффициент усиления поля .по продольной оси возврастает в два раза по сравнению с цилиндрическим концентратором, имеющим диаметр равный I. Подобная конструкция предельных стержней I позволяет скомпенсировать уменьшение чувствительности по продольной оси, вызванное необходимостью выполнять зазор под углом в 45. Следовательно, снижается порог чувствительности всего устройства в целом. Индуктивность катушки компенсации 4 вызывает запаздывание компенсирующего тока по отношению к напряжению на выходе усилителя 9. Это запаздывание тем больше, чем больше частота измеряемого сигнала и величина индуктивности. Для измерения последней уменьшать число витков кагушки компенсации 4 нежелательно, поскольку для получения тех же ампервитков в поперечных стержнях 2 потребуется большой выходной ток, что в итоге ужесточит требования к усилителю 9. Узел сравнения 8 сравнивает амплитуды и фазы сигналов, поступаюших от предусилителя 6 и резистивного шунта 7, и, .соответственно, управляет величиной кс эффи1шента усиления усилителя 9 и всего блока авгомагического слежения 5, В реаульгаге запаздывание, обусловленное индуктивностью катушки компенсации 4, устраняется, а быстродействие блока 5 увеличивается. В конечном счете имеет место существенное расширение области рабочих частот полезного сигнала.

Формула изобретения

Устройство для измерения токов линий электропередач, содержащее крестообразный ферритовый концентратор магнитного поля с зазорсм по диагонали, в котором размешен преобразователь Холла, катушку компёвсашга, расположенную 1ш поперчных стержнях концентратора симметрично относительно его продольной оси, блок автоматического слежения связанный по входу с преобразователем

Холла, а по выходу - с катушкой компенсации, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствителыюстя и расширения области рабочих частот, продольные стержни концентратора выполнены в виде усеченных конусов с вер иинами, обращенными к центру, а в блок автоматического слежения введен узел сравиещ я с установленными на его соответсгвуклгах входах предусилнгепем и резистияным шунтом, причем предусилитель соединен с выходом 11реобраэователя Холла, а рвэясгевтЛ шунт включен в цепь катушки компенсации.

Источники информация, принятые во ввимакше при экспертизе

t, Меерович Э. А., Назаров ii. А., Карабаев Т. X. и Кокуркин Б. П. Измерение токов лив высшего вапряжёшя по их магнитным полям. - Электрнчест вог 1980, № 7, с. 32-4О.

2. Авторское свидетельсгво СССР N9798602 GDI Л 15/00, 1979.