RU2368906C2 - High-voltage digital device for current measurement - Google Patents

High-voltage digital device for current measurement Download PDF

Info

Publication number
RU2368906C2
RU2368906C2 RU2007133305/28A RU2007133305A RU2368906C2 RU 2368906 C2 RU2368906 C2 RU 2368906C2 RU 2007133305/28 A RU2007133305/28 A RU 2007133305/28A RU 2007133305 A RU2007133305 A RU 2007133305A RU 2368906 C2 RU2368906 C2 RU 2368906C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
voltage
digital
measuring
measured
Prior art date
Application number
RU2007133305/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007133305A (en
Inventor
Вадим Валерьевич Старцев (RU)
Вадим Валерьевич Старцев
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Арматурно-Изоляторный Завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Арматурно-Изоляторный Завод" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Арматурно-Изоляторный Завод"
Priority to RU2007133305/28A priority Critical patent/RU2368906C2/en
Publication of RU2007133305A publication Critical patent/RU2007133305A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2368906C2 publication Critical patent/RU2368906C2/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention is related to measurement equipment, in particular to instruments for measurement of AC and DC with application of digital measurement equipment, mostly at voltages from 10kV to 1500kV. Digital device comprises current detector, analog-digital converter and modulator. Besides device is placed inside current conductor with measured current, is under potential of high voltage in zone of magnetic and electric fields absence. Current conductor with measured current is used as antenna-feeder circuit for transfer of modulated digital signal.
EFFECT: simplified design of instrument, reduction of weight and dimensional parametres, increased accuracy of measurements and reliability of operation in part of high-voltage insulation.
1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым приборам измерения переменного и постоянного тока, преимущественно при напряжениях от 10кВ до 1500кВ.The invention relates to measuring equipment, in particular to digital devices for measuring AC and DC current, mainly at voltages from 10kV to 1500kV.

Технический результат заключается в упрощении конструкции прибора, уменьшении массогабаритных показателей, увеличении точности измерений и надежности эксплуатации в части высоковольтной изоляции. Цифровое устройство содержит датчик тока и модулятор для передачи закодированной информации о величине измеряемого тока по самому токопроводу с измеряемым током.The technical result consists in simplifying the design of the device, reducing overall dimensions, increasing the accuracy of measurements and the reliability of operation in terms of high-voltage insulation. The digital device contains a current sensor and a modulator for transmitting encoded information about the magnitude of the measured current through the current lead with the measured current.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Ток высокого напряжения традиционно измеряется индукционными трансформаторами тока. Эти трансформаторы используются как датчики, масштабно трансформирующие силу тока. Обычно они имеют первичную обмотку и несколько вторичных обмоток для релейной защиты, измерений и коммерческого учета. Обмотки имеют гальваническую развязку. Первичная обмотка находится под высоким потенциалом измеряемого тока, а один из выводов вторичных обмоток находится под потенциалом земли. О величине тока судят по величине напряжения (обычно до 100 Вольт при токе до 5А) на выводах вторичных обмоток. Замеры на вторичной обмотке проводятся с использованием аппаратуры, установленной на расстоянии от токопровода в здании подстанции. Вторичные обмотки изолируются от первичной на величину напряжения, которое может возникнуть при перенапряжениях в результате коммутаций или попадания молнии. Например, для класса напряжения 110кВ - это напряжение составляет 460кВ, а для оборудования 220кВ - более 1 миллиона Вольт. Таким образом, изоляционные расстояния между обмотками измерительных индукционных трансформаторов тока с ростом напряжения для обеспечения изоляции значительно увеличиваются, масса трансформаторов тока при этом увеличивается в квадрате.High voltage current is traditionally measured by induction current transformers. These transformers are used as sensors that scale the current. Usually they have a primary winding and several secondary windings for relay protection, measurement and commercial metering. The windings are galvanically isolated. The primary winding is at a high potential of the measured current, and one of the terminals of the secondary windings is at the ground potential. The magnitude of the current is judged by the magnitude of the voltage (usually up to 100 volts at a current of up to 5A) at the terminals of the secondary windings. Measurements on the secondary winding are carried out using equipment installed at a distance from the current path in the substation building. Secondary windings are isolated from the primary by the amount of voltage that can occur during overvoltages as a result of switching or lightning. For example, for a voltage class of 110 kV - this voltage is 460 kV, and for equipment of 220 kV - more than 1 million volts. Thus, the insulation distances between the windings of the measuring induction current transformers with increasing voltage to ensure insulation increase significantly, the mass of current transformers increases in this case.

Учитывая, что основной рост массы изоляторов связан не с измеряемым током, а с уровнем напряжения в измеряемой цепи, в настоящее время считается перспективным применение электрооптических устройств измерения тока, также устройств на основе эффекта Фарадея: RU 2208798, RU 2223512, RU 2120128, RU 2262709, SU 1337782 и др.Considering that the main increase in the mass of insulators is connected not with the measured current, but with the voltage level in the measured circuit, it is currently considered promising to use electro-optical current measuring devices, as well as devices based on the Faraday effect: RU 2208798, RU 2223512, RU 2120128, RU 2262709 , SU 1337782 and others.

При использовании электрооптических устройств измерения тока достаточно просто решается задача высоковольтной изоляции датчика и объекта измерения от потенциала земли и места использования результатов измерения, так как оптическое излучение, несущее информацию об измеряемом токе, не проводит электричество. Но при этом возникает большое количество преобразований измеряемых величин, ведущих к ухудшению точности измерения. Кроме того, метод очень чувствителен к изменению температуры, вибрации, возможному изменению оптической прозрачности волоконного канала и т.д. Неоспоримым достоинством метода является высокий уровень электрической изоляции, при этом диэлектрическое расстояние между датчиком, находящимся под высоким потенциалом, и регистрирующим блоком может быть сколь угодно большим. Увеличение при необходимости уровня электрической изоляции (диэлектрического расстояния) не требует увеличения затрат и изменения конструкции.When using electro-optical current measuring devices, the problem of high-voltage isolation of the sensor and the measurement object from the ground potential and the place of use of the measurement results is quite simple, since optical radiation that carries information about the measured current does not conduct electricity. But at the same time, a large number of transformations of the measured quantities arise, leading to a deterioration in the accuracy of the measurement. In addition, the method is very sensitive to changes in temperature, vibration, a possible change in the optical transparency of the fiber channel, etc. The indisputable advantage of the method is a high level of electrical insulation, while the dielectric distance between the sensor, which is at high potential, and the recording unit can be arbitrarily large. Increasing, if necessary, the level of electrical insulation (dielectric distance) does not require an increase in costs and structural changes.

Основное достоинство этих устройств, связанное с высоковольтной изоляцией, вытекает из способа передачи информации о величине тока с высоковольтного потенциала на потенциал земли с помощью светового луча. Это реализовано, в частности, в устройствах а.с. №354353, SU 1437786, SU 1597745, RU 2171996. В этих устройствах измеряемый ток в проводе возбуждает магнитное поле вокруг, которое воспринимается вторичной обмоткой трансформатора тока. Во всех этих устройствах используется электромагнитный способ регистрации величины проходящего тока. Напряжение вторичной обмотки в аналоговом виде поступает на светоизлучающий блок (обычно, светодиод), который передает излучение на фотоэлектронный датчик, при этом мощность излучения пропорциональна величине напряжения на вторичной обмотке. Измеряя напряжение на фотоэлектрическом датчике, получаем информацию о силе измеряемого тока в первичной обмотке (шине). Основным недостатком всех устройств такого рода также остается большое количество трансформаций и, как следствие, высокая результирующая погрешность измерения. При этом не устраняются другие недостатки, связанные с чувствительностью датчиков к вибрации, температуре, к влиянию окружающих магнитных полей и др. Дополнительно появляется погрешность, связанная с изменением пропускной способности оптической системы в результате воздействия времени, погодных условий и самого излучения.The main advantage of these devices associated with high-voltage isolation follows from the method of transmitting information about the magnitude of the current from the high-voltage potential to the earth potential using a light beam. This is implemented, in particular, in devices a.s. No. 354353, SU 1437786, SU 1597745, RU 2171996. In these devices, the measured current in the wire excites a magnetic field around, which is perceived by the secondary winding of the current transformer. All of these devices use an electromagnetic method of recording the magnitude of the passing current. The voltage of the secondary winding in analog form is supplied to the light emitting unit (usually an LED), which transmits the radiation to the photoelectronic sensor, while the radiation power is proportional to the voltage on the secondary winding. By measuring the voltage at the photoelectric sensor, we obtain information on the strength of the measured current in the primary winding (bus). The main disadvantage of all devices of this kind also remains a large number of transformations and, as a result, a high resulting measurement error. At the same time, other disadvantages related to the sensitivity of the sensors to vibration, temperature, to the influence of surrounding magnetic fields, etc. are not eliminated. Additionally, an error appears due to a change in the throughput of the optical system as a result of exposure to time, weather conditions and radiation itself.

Для компенсации погрешностей, связанных с изменениями температуры в устройстве SU 1310735, применен делитель с параллельными ветвями цепи: измерительной и шунтовой. Учитывая, что шунт находится внутри токопровода измерительной цепи, он имеет одинаковый с измерительной цепью температурный дрейф проводимости и, соответственно, компенсирует возможную погрешность измерения из-за изменения температуры в широких пределах. Тем не менее, такое устройство невозможно применить для высоковольтных измерений, так как рабочее напряжение ограничено электрической прочностью изоляции магнитомодуляционного преобразователя. А также не решен вопрос вывода из полости токопровода сигнала об измеренной величине тока. При выводе сигнала на потенциал земли по проводам уровень изоляции будет определяться изоляцией этих проводов.To compensate for errors associated with temperature changes in the device SU 1310735, a divider with parallel branches of the circuit: measuring and shunt is used. Given that the shunt is inside the current path of the measuring circuit, it has the same conductivity drift with the measuring circuit and, accordingly, compensates for the possible measurement error due to wide temperature variations. However, such a device cannot be used for high voltage measurements, since the operating voltage is limited by the electrical strength of the insulation of the magnetomodulating transducer. And also the issue of outputting from the cavity of the current lead a signal about the measured current value is not resolved. When a signal is output to the ground potential via wires, the insulation level will be determined by the insulation of these wires.

В других устройствах для устранения погрешности, возникающей в тракте передачи информации по световому лучу, в частности для устранения температурных зависимостей силы излучения, изменения пропускной способности оптического канала и т.д., информационный сигнал необходимо передавать в цифровом кодированном виде. Это реализовано в устройстве RU 2166218, которое является наиболее близким прототипом заявляемого устройства. Устройство по RU 2166218 содержит несколько электромагнитных трансформаторов тока, аналого-цифровой преобразователь и светодиод для передачи информации на потенциал земли в цифровом виде. Использование аналого-цифрового преобразователя (АЦП) позволяет полностью устранить погрешности при передаче информации на потенциал земли. Устройство имеет первичные обмотки, по которым протекает измеряемый ток, возбуждая магнитное поле, пропорциональное величине тока. Магнитное поле, в свою очередь, генерирует во вторичных обмотках ЭДС, пропорциональную величине магнитного поля. После прохождения схем компенсации возможной погрешности АЦП преобразует информацию о величине ЭДС в цифровой вид, в котором она передается на потенциал земли посредством светодиода.In other devices, to eliminate the error that occurs in the transmission path of information along the light beam, in particular, to eliminate the temperature dependences of the radiation power, change the bandwidth of the optical channel, etc., the information signal must be transmitted in digitally encoded form. This is implemented in the device RU 2166218, which is the closest prototype of the claimed device. The device according to RU 2166218 contains several electromagnetic current transformers, an analog-to-digital converter and an LED for transmitting information to the earth potential in digital form. Using an analog-to-digital converter (ADC) allows you to completely eliminate errors when transmitting information to earth potential. The device has primary windings, through which the measured current flows, exciting a magnetic field proportional to the magnitude of the current. The magnetic field, in turn, generates in the secondary windings an EMF proportional to the magnitude of the magnetic field. After passing through the compensation schemes for a possible error, the ADC converts the information about the magnitude of the EMF into a digital form in which it is transmitted to the ground potential via an LED.

Основные недостатки прототипа следующие:The main disadvantages of the prototype are as follows:

- малая надежность работы, связанная со сроком службы светодиода;- low reliability associated with the life of the LED;

- необходимость обеспечения прямой видимости приемником светодиода;- the need to ensure direct visibility of the LED receiver;

- погрешность измерения, вызванная влиянием магнитных и электрических полей от токопроводов соседних фаз, которые обычно находятся на небольшом расстоянии друг от друга и могут индуцировать в проводниках устройства токи;- measurement error caused by the influence of magnetic and electric fields from conductors of neighboring phases, which are usually located at a small distance from each other and can induce currents in the conductors of the device;

- чувствительность электронных устройств и компонентов к электрическим и магнитным полям от токопровода с измеряемым током. Светодиод может загораться под воздействием наведенных электрических потенциалов;- the sensitivity of electronic devices and components to electric and magnetic fields from the current path with a measured current. The LED may light up under the influence of induced electric potentials;

- возможность выхода из строя радиоаппаратуры при воздействии больших внутренних электрических потенциалов, наведенных в радиоаппаратуре токами короткого замыкания или коммутационными перенапряжениями.- the possibility of failure of the radio equipment when exposed to large internal electrical potentials induced in the radio by short-circuit currents or switching overvoltages.

Если поместить электронное измерительное устройство под высокое напряжение, неизбежно произойдет выход оборудования из строя. Это связано с большими напряжениями, наведенными на частях, проводах, соединителях оборудования при нахождении вблизи высоковольтных токопроводов и шин. При этом в случае переменного тока промышленной частоты идеальной формы устройство может работать. На самом деле общий потенциал прибора будет «плавать» с частотой 50 Гц. Но в реальных электрических сетях есть не только гармонические составляющие. При коммутации высоковольтных устройств происходит резкое возрастание напряжения и частоты. Например, при отключении вакуумного выключателя на линии 35кВ коммутационное перенапряжение может достигать 190кВ, а частота - до нескольких мегагерц. При наличии в приборе участков проводников больше длины волны мегагерцевого диапазона возможен внутренний пробой между компонентами или между электропроводящими участками прибора. В диапазоне частот порядка 50 Гц длина волны много больше размеров проводников и самого прибора. Размерами прибора можно пренебречь, рассматривая его как точку, медленно «качающуюся» на электромагнитной волне. При коммутационных перенапряжениях длина волны становится меньше размеров прибора, а амплитуда больше, разные части прибора оказываются под разными потенциалами. Внутри прибора могут происходить частичные разряды и полные перекрытия разрядом изоляционных промежутков. Если прибор поместить в экранированный корпус, остается возможность электрического пробоя через подключенные провода питания, измерения, выходы. До 90% всех выходов из строя оборудования в электроэнергетике происходит вследствие процессов, происходящих при коммутациях или грозовых перенапряжениях. Именно с этим связано отсутствие радиоаппаратуры в непосредственном контакте с высоковольтными линиями на подстанциях. В качестве датчиков тока используются трансформаторы тока с изоляцией, рассчитанной на воздействие коммутационных и грозовых перенапряжений. В частности, многочисленные исследования выхода из строя большого количества трансформаторов тока на напряжение 500кВ выявили основную причину - воздействие коммутационных перенапряжений высокой частоты. Таким образом, измерение тока наилучшим образом можно произвести, поместив датчик и АЦП под потенциал высокого напряжения, и передавать информацию о силе тока на «землю» по оптическому каналу. Но электронную цифровую аппаратуру нельзя использовать из-за сильных электромагнитных импульсов, свойственных работе высоковольтного оборудования и возможного повреждения оптоэлектронных каналов.If you place the electronic measuring device under high voltage, the equipment will inevitably fail. This is due to high voltages induced on parts, wires, equipment connectors when located near high-voltage conductors and buses. Moreover, in the case of an alternating current of industrial frequency of an ideal shape, the device can work. In fact, the overall potential of the device will “float” at a frequency of 50 Hz. But in real electrical networks there are not only harmonic components. When switching high-voltage devices, a sharp increase in voltage and frequency occurs. For example, when a vacuum circuit breaker is disconnected on a 35 kV line, the switching overvoltage can reach 190 kV, and the frequency can reach several megahertz. If the device contains sections of conductors longer than the wavelength of the megahertz range, an internal breakdown between the components or between the electrically conductive sections of the device is possible. In the frequency range of about 50 Hz, the wavelength is much larger than the dimensions of the conductors and the device itself. The dimensions of the device can be neglected, considering it as a point slowly "swinging" on an electromagnetic wave. With switching overvoltages, the wavelength becomes smaller than the size of the device, and the amplitude is larger, different parts of the device are under different potentials. Partial discharges and complete overlap by discharge of insulating gaps may occur inside the device. If the device is placed in a shielded case, there remains the possibility of electrical breakdown through the connected power wires, measurements, outputs. Up to 90% of all equipment failures in the electric power industry occur due to processes occurring during switching or lightning overvoltages. This is due to the lack of radio equipment in direct contact with high-voltage lines at substations. As current sensors, current transformers with insulation, designed for the effects of switching and lightning surges, are used. In particular, numerous studies of the failure of a large number of current transformers at a voltage of 500 kV have revealed the main reason - the effect of high-frequency switching overvoltages. Thus, current measurement can best be done by placing the sensor and the ADC under the high voltage potential, and transmit information about the current strength to the ground via an optical channel. But electronic digital equipment cannot be used due to strong electromagnetic pulses inherent in the operation of high-voltage equipment and possible damage to optoelectronic channels.

Данное противоречие решается в предлагаемом устройстве.This contradiction is resolved in the proposed device.

Цели изобретенияOBJECTS OF THE INVENTION

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является простое надежное устройство для измерения величины переменного и постоянного тока высокого напряжения, измеряющее силу тока под высоким напряжением и передающее сигнал для использования по существующим каналам радиочастотной связи.The problem to which the invention is directed, is a simple reliable device for measuring the magnitude of alternating and direct current of high voltage, measuring the current strength at high voltage and transmitting a signal for use on existing channels of radio frequency communication.

ОписаниеDescription

Решение поставленной цели достигается тем, что устройство для измерения силы тока под высоким потенциалом содержит шунт, включенный параллельно и имеющий непосредственный контакт с токопроводом, на котором производится измерение, аналого-цифровой преобразователь и модулятор для передачи цифровой информации о силе тока с помощью электромагнитных волн высокой частоты устройствам, находящимся под потенциалом низкого напряжения (земли). Передача модулированного сигнала осуществляется с использованием самого токопровода, на котором производится измерение тока. После преобразования сигнала об уровне напряжения на концах шунта в цифровой вид производится модуляция, полученный высокочастотный сигнал направляется обратно в токопровод. Модулированный сигнал распространяется в токопроводе как в антенно-фидерном устройстве с минимальными потерями. Для получения информации на низковольтной стороне используется установленная на каждой электростанции аппаратура высокочастотной связи. Через конденсаторы связи высокочастотный сигнал от устройства измерения тока отделяется от промышленной частоты, демодулируется и используется для автоматики, учета и релейной защиты.The goal is achieved by the fact that the device for measuring the current strength at high potential contains a shunt connected in parallel and having direct contact with the conductor on which the measurement is performed, an analog-to-digital converter and a modulator for transmitting digital information about the current strength using high electromagnetic waves frequency devices that are under the potential of low voltage (ground). The modulated signal is transmitted using the current path itself, on which the current is measured. After converting the signal about the voltage level at the ends of the shunt into a digital form, modulation is performed, the received high-frequency signal is sent back to the current lead. The modulated signal propagates in the current lead as in an antenna-feeder device with minimal losses. To obtain information on the low-voltage side, high-frequency communication equipment installed at each power plant is used. Via coupling capacitors, the high-frequency signal from the current measuring device is separated from the industrial frequency, demodulated and used for automation, metering and relay protection.

Так как гальваническая развязка между высоковольтным потенциалом измеряемого токопровода и устройствами, использующими информацию о силе тока в нем, осуществляется посредством передачи информации по электромагнитным волнам, нет необходимости в дополнительной гальванической развязке через магнитную индукцию, используемую в бесконтактных индукционных датчиках (измерительных индукционных трансформаторах тока).Since galvanic isolation between the high-voltage potential of the measured current lead and devices using information about the current strength in it is carried out by transmitting information on electromagnetic waves, there is no need for additional galvanic isolation through magnetic induction used in proximity sensors (measuring induction current transformers).

Все устройство в рабочем состоянии находится под потенциалом высокого напряжения. При постоянном токе этот потенциал постоянен во времени, при переменном токе потенциал изменяется (плавает) с амплитудой, равной фазному напряжению в токопроводе, и может достигать 1500кВ. Все элементы устройства являются низковольтными.The entire device is in working condition under high voltage potential. With direct current, this potential is constant in time, with alternating current, the potential changes (floats) with an amplitude equal to the phase voltage in the current lead, and can reach 1500 kV. All elements of the device are low voltage.

Для исключения влияния на электронную аппаратуру электрических и магнитных полей полностью все измерительное устройство помещается внутрь токопровода с измеряемым током. Внутри полностью закрытой электропроводящей области пространства сумма электрических и магнитных полей равна нулю. Таким образом, цифровая аппаратура, помещенная внутрь токопровода, не будет испытывать воздействия электромагнитных полей, какими бы они большими ни были. Также токопровод будет защищать аппаратуру от возможных коммутационных или грозовых перенапряжений. Температурный градиент между шунтирующей и измерительной частью цепи также будет минимальным. Благодаря этому будет соблюдено одинаковое изменение проводимости материала шунтирующей и измеряемой цепи токопровода. В этом случае в делителе температурные изменения окружающей среды будут компенсированы. Питание измерительного устройства производится от делителя напряжения, также расположенного внутри токопровода. Конструкция измерительного устройства позволяет поместить его полностью внутрь токопровода. Отсутствие необходимости во внешних устройствах позволяет полость токопровода с измерительным устройством сделать герметичным. Так как электрический ток распространяется по поверхности проводника и с ростом частоты тока толщина околоповерхностного слоя, по которому распространяется ток, уменьшается, устройству не угрожают грозовые и коммутационные перенапряжения большой частоты. Высокочастотный сигнал с информацией о величине силы тока передается по токопроводу. Таким образом, получается устройство, герметично вмонтированное в токопровод, питающееся от токопровода, измеряющее силу тока, текущего по токопроводу, и передающее по этому же токопроводу на аппаратуру ВЧ-связи модулированный сигнал об измеренной силе тока.To exclude the influence on the electronic equipment of electric and magnetic fields, the entire measuring device is completely placed inside the current lead with the measured current. Inside a completely enclosed electrically conductive region of space, the sum of the electric and magnetic fields is zero. Thus, digital equipment placed inside the current lead will not be affected by electromagnetic fields, however large they may be. Also, the conductor will protect the equipment from possible switching or lightning surges. The temperature gradient between the shunt and measuring part of the circuit will also be minimal. Due to this, the same change in the conductivity of the material of the shunt and measured current path circuit will be observed. In this case, in the divider, the temperature changes in the environment will be compensated. The measuring device is powered by a voltage divider, also located inside the current lead. The design of the measuring device allows you to place it completely inside the current lead. The lack of need for external devices allows the cavity of the current lead with a measuring device to be sealed. Since the electric current propagates along the surface of the conductor and with increasing current frequency the thickness of the near-surface layer along which the current propagates decreases, the device is not threatened by lightning and switching overvoltages of high frequency. A high-frequency signal with information about the magnitude of the current is transmitted through the current lead. Thus, a device is obtained which is hermetically mounted in the current lead, powered by the current lead, measuring the strength of the current flowing through the current lead, and transmitting a modulated signal about the measured current strength through the same current lead to the RF communication equipment.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При прохождении тока по токопроводу на концах шунта появляется разность потенциалов напряжения, соответствующая силе тока, протекающего по шунту. Токопровод и шунт представляют собой делитель напряжения. Общая сила тока масштабно соответствует току, проходящему через шунт. Таким образом, изменение силы тока в токопроводе приводит к изменению падения напряжения на концах шунта. Напряжение с выводов шунта кодируется АЦП и управляет модуляцией высокочастотного опорного сигнала. Модуляция цифрового сигнала может быть амплитудной, частотной, угловой, фазовой и т.д. Далее высокочастотный сигнал направляется в токопровод и распространяется по нему как в антенно-фидерном устройстве. Прием сигнала от измерительного устройства на низковольтной стороне осуществляется с использованием установленной на подстанции аппаратуры высокочастотной связи. Высокочастотный сигнал с помощью конденсаторов связи отделяется от промышленной частоты, демодулируется и используется автоматикой, телеметрией и релейной защитой.With the passage of current through the current path at the ends of the shunt, a voltage potential difference appears corresponding to the strength of the current flowing through the shunt. The conductor and the shunt are a voltage divider. The total current strength is scaled to correspond to the current passing through the shunt. Thus, a change in the current strength in the current lead leads to a change in the voltage drop at the ends of the shunt. The voltage from the terminals of the shunt is encoded by the ADC and controls the modulation of the high-frequency reference signal. Modulation of a digital signal can be amplitude, frequency, angular, phase, etc. Next, a high-frequency signal is sent to the current lead and propagates through it as in an antenna-feeder device. The signal from the measuring device on the low-voltage side is received using high-frequency communication equipment installed at the substation. The high-frequency signal with the help of coupling capacitors is separated from the industrial frequency, demodulated and used by automation, telemetry and relay protection.

Реализация изобретенияThe implementation of the invention

На предприятии-заявителе был изготовлен макет предлагаемого устройства для измерения тока. Устройство было смонтировано на опорном высоковольтном стержневом изоляторе 220кВ. Устройство было рассчитано на измерение токов от 10 до 100 Ампер. Расчетный класс точности соответствовал классу 0.2S (IEC Class 0.2) традиционных трансформаторов тока.At the applicant enterprise, a model of the proposed device for measuring current was made. The device was mounted on a 220 kV high voltage rod insulator. The device was designed to measure currents from 10 to 100 amperes. The design accuracy class was in accordance with class 0.2S (IEC Class 0.2) of traditional current transformers.

Сигнал от шунта оцифровывался 12-канальным АЦП пр-ва ЗАО «Руднев и Шиляев» и подвергался фазовой модуляции на частоте 50кГц. Прием сигнала осуществлялся на аппаратуре одесского завода «Нептун», фильтрация ВЧ-сигнала от промышленной частоты осуществлялась конденсаторами связи производства серпуховского завода «Квар».The signal from the shunt was digitized by a 12-channel ADC manufactured by Rudnev and Shilyaev CJSC and subjected to phase modulation at a frequency of 50 kHz. The signal was received on the equipment of the Odessa plant "Neptune", the RF signal was filtered from the industrial frequency by coupling capacitors manufactured by the Serpukhov plant "Kvar".

Анализ результатов испытаний показал высокую повторяемость измерений, высокую точность и воспроизводимость результатов, отсутствие искажений при токах короткого замыкания, отсутствие искажений в результате воздействия вибрации, отсутствие искажений при изменении магнитного поля в месте замеров, отсутствие искажений результатов при прохождении электрических разрядов по воздуху (имитация удара молнии).Analysis of the test results showed high repeatability of measurements, high accuracy and reproducibility of the results, the absence of distortion at short circuit currents, the absence of distortion due to vibration, the absence of distortion when the magnetic field changes at the measurement site, the absence of distortion of the results when electric discharges pass through the air (shock simulation lightning).

Конструкция устройства поясняется чертежом, на котором представлена электрическая схема цифрового устройства для измерения тока.The design of the device is illustrated in the drawing, which shows the electrical circuit of a digital device for measuring current.

На чертеже приведены следующие обозначения:The drawing shows the following notation:

1 - токопровод измеряемой цепи;1 - current lead of the measured circuit;

2 - шунт, включенный параллельно измеряемой цепи;2 - a shunt connected in parallel to the measured circuit;

3 - АЦП;3 - ADC;

4 - модулятор;4 - modulator;

5 - антенна, образующая с токопроводом антенно-фидерный тракт.5 - an antenna forming an antenna-feeder path with a current lead.

Claims (1)

Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока, содержащее датчик тока, аналого-цифровой преобразователь и модулятор, отличающееся тем, что оно помещено внутрь токопровода с измеряемым током, находится под потенциалом высокого напряжения в зоне отсутствия магнитных и электрических полей, а токопровод с измеряемым током используется в качестве антенно-фидерного тракта для передачи модулированного цифрового сигнала. A high-voltage digital device for measuring current, containing a current sensor, an analog-to-digital converter and a modulator, characterized in that it is placed inside a current path with a measured current, is under high voltage potential in the zone of absence of magnetic and electric fields, and a current path with a measured current is used in as an antenna-feeder path for transmitting a modulated digital signal.
RU2007133305/28A 2007-09-05 2007-09-05 High-voltage digital device for current measurement RU2368906C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007133305/28A RU2368906C2 (en) 2007-09-05 2007-09-05 High-voltage digital device for current measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007133305/28A RU2368906C2 (en) 2007-09-05 2007-09-05 High-voltage digital device for current measurement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007133305A RU2007133305A (en) 2009-03-10
RU2368906C2 true RU2368906C2 (en) 2009-09-27

Family

ID=40528277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007133305/28A RU2368906C2 (en) 2007-09-05 2007-09-05 High-voltage digital device for current measurement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2368906C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU170116U1 (en) * 2016-11-25 2017-04-14 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Цифровые измерительные трансформаторы" HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU170116U1 (en) * 2016-11-25 2017-04-14 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Цифровые измерительные трансформаторы" HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007133305A (en) 2009-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10481186B2 (en) Combined DC current, AC current and voltage sensor for high voltage electric power lines
US7129693B2 (en) Modular voltage sensor
US9482699B2 (en) Method and apparatus for monitoring high voltage bushings safely
US5933012A (en) Device for sensing of electric discharges in a test object
RU2346285C1 (en) High-voltage optoelectronic device for current measurement
EP1256004B1 (en) Voltage sensor
Nanyan et al. The rogowski coil sensor in high current application: A review
RU119120U1 (en) DEVICE FOR VOLTAGE MEASUREMENT IN A HIGH VOLTAGE CIRCUIT WITH REMOTE INFORMATION TRANSMISSION
EP2807664B1 (en) Combined transformer for power system
RU2578726C1 (en) Method of determining phase voltage, surface resistance and leak current for linear suspended insulator of overhead transmission line and device therefor
RU2368906C2 (en) High-voltage digital device for current measurement
EP2038662A2 (en) Current monitoring device for high voltage electric power lines
KR101466744B1 (en) Out-door type metering out-fit(mof) having electronics transformer with auxiliary power supply device and pd detection sensor
RU198991U1 (en) NON-INVASIVE DEVICE FOR REMOTE CONVERSION OF CURRENT AND VOLTAGE IN A HIGH-VOLTAGE NETWORK
RU2482502C1 (en) Device to measure current in high-voltage circuit with remote data transfer
RU2482503C1 (en) Device to measure voltage in high-voltage circuit with remote data transfer
KR101099953B1 (en) Composite Insulated Electronic Instrument Transformer
RU2442176C1 (en) Stand-alone integrated automatic measuring device for monitoring and metering of electricity in high voltage networks in real time mode
Schei Diagnostics techniques for surge arresters with main reference to on-line measurement of resistive leakage current of metal-oxide arresters
Goodeve et al. Experience with compact epoxy-mica capacitors for rotating machine partial discharge detection
Chatrefou et al. Application of optical sensors for measurement of high frequency overvoltages in power transformers
RU203226U1 (en) AUTOMATED POINT OF COMMERCIAL METERING OF ELECTRICITY 6 (10) KV
Werneck Current and Voltage Sensing
Reddy et al. Radio interference measurements on a ceramic disc insulator string with field reduction electrode
KR20240040313A (en) Integrated Voltage and Partial Discharge Detection Probe Embedded in GIS Spacer and its Implementation Method