CS269229B1 - Zařízení pro diagnostiku proudového namáhání silnoproudých zařízení elektrizační soustavy při zkratových poruchách, řízené mikropočítačem - Google Patents

Abstract

ββ§θπχ se týká zařízení pro diagnostiku proudového namáhání silnoproudých zařízení, např.výkonových transformátorů vvn při zkratových poruchách v energetické sítí. Hlavní části zařízení tvoří vstupní kanály s analogově číslicovým převodníkem, řídicí jednotka, obvod vzorkování amplitud, kodér zařízení s poruchou a mikropočítač se zobrazovací jednotkou a kazetopáskovou pamětí. Průběh zkratových proudů se zachycuje formou vzorkování s digitalizaci analogového signálu na binární čísla, která se ukládají do· paměti v kruhovém záznamovém cyklu. Zařízení umožňuje záznam průběhu zkratového proudu s možností prodloužení délky záznamu poruchy automatickým přechodem na vzorkování v okamžicích maxima zkratových proudů po odeznění jejich přechodných složek. Dle sestaveného programu se dále provádí výpočet charakteristických hodnot zkratového proudu, výběr amplitud, výpočet dynamických sil, vyhodnocení četnosti poruch a další. Naměřené a vypočtené hodnoty se registrují v kazetopáskové paměti s přiřazením časového údaje k zaznamenané poruše, generováním reálného času hartwarovým vybavením mikropočítače. Kromě záznamu zkratových proudů se identifikuje i element způsobující poruchu, např. vadné vedení připojené na diagnostikovaný transformátor.

Description

Zařízení pro diagnostiku proudového namáhání silnoproudých zařízení elektrizační soustavy při zkratových poruchách, řízené mikropočítačem (^'/Řešení se týká zařízení pro diagnosti'ku proudového namáhání silnoproudých zařízení, např.výkonových transformátorů vvn při zkratových poruchách v energetické síti. Hlavní části zařízení tvoří vstupní kanály s analogově číslicovým převodníkem, řídicí jednotka, obvod vzorkování amplitud, kodér zařízení s poruchou a mikropočítač se zobrazovací jednotkou a kazetopáskovou pamětí. Průběh zkratových proudů se zachycuje formou vzorkování s digitalizací analogového signálu na binární čísla, která se ukládají do· paměti v kruhovém záznamovém cyklu. Zařízení umožňuje záznam průběhu zkratového proudu s možností prodloužení délky záznamu poruchy automatickým přechodem na vzorkování v okamžicích maxima zkratových proudů po odeznění jejich přechodných složek. Dle sestaveného programu se dále provádí výpočet charakteristických hodnot zkratového proudu, výběr amplitud, výpočet dynamických sil, vyhodnocení četnosti poruch a další. Naměřené a vypočtené hodnoty se registrují v kazetopáskové paměti s přiřazením časového údaje k zaznamenané poruše, generováním reálného času hartwarovým vybavením mikropočítače. Kromě záznamu zkratových proudů se identifikuje i element způsobující poruchu, např. vadné vedení připojené na diagnostikovaný transformátor.

CS 269229 01 1

Vynález se týká zařízení pro diagnostiku proudového namáhání silnoproudých zařízení elektrizační soustavy při zkratových poruchách, řízené mikropočítačem.

Zkratové poruchy, které vznikají v energetické síti, vyvolávají vznik proudových a napětových přechodných jevů, které nepříznivě ovlivňují namáhání silnoproudých zařízení elektrizační soustavy.

Například u transformátorů, generátorů, kompenzátorů, reaktorů, vyvolává zkratový proud mechanické rázy, porušující soudržnost vinutí. Časový průběh zkratového proudu a délka jeho trvání jsou určujícími činiteli pro dynamické a tepelné namáhání zařízení.

Sledování počtu zkratových jevů, znalost jejich časového průběhu s následným vyhodnocením charakteristických veličin tohoto průběhu umožňuje u diagnostikovaného zařízení nepřímou cestou posuzovat jeho pravděpodobnou bezporuchovou provozuschopnost. Současný stav registrování zkratových poruch v nadřazených sítích elektrizační soustavy v ČSFR spočívá v použití komerčně vyráběného Osciloperturbografu, tj. zařízení, které elektromechanickou nebo elektronickou cestou zachytí časový průběh zkratových proudů nebo nadproudů na registrační papír. Využití tohoto přístroje pro diagnostikování proudového namáhání sledovaného silnoproudého zařízení elektrizační soustavy, například transformátoru, přináší potíže plynoucí z nedostatečné velikosti záznamu přechodného jevu. Oscilogramy z Osciloperturbografu slouží v rozvodnách vvn k dokumentování poruchového stavu: pro přesné odečítání amplitud proudů nejsou však příliš vhodná.

Některá speciálně vyvinutá zařízení pro diagnostiku proudového namáhání známá vesměs z rešerší patentové literatury se ve své funkci omezují například pouze na zachycení maximální amplitudy, tj. nárazového zkratového proudu, nebo registrují četnost nadproudů, které překročily při poruše nastavené referenční úrovně, například dvojnásobek, čtyřnásobek, šestinásobek jmenovitého proudu.

Diagnostiku proudového namáhání silnoproudých zařízení elektrizační soustavy při zkratových poruchách umožňuje zařízení podle vynálezu, sestávajícího ze tří vstupních kanálů, tří řídících jednotek a tří obvodů vzorkování amplitud, dále z jednotky analogového výstupu, kodéru zařízení s poruchou, displeje, mikropočítače, zobrazovací jednotky, kazetopáskové paměti a dvou obvodů paralelního vstupu, jehož podstata je v tom, že vstupní kanál, řídící jednotka a obvod vzorkování amplitud mají společný vstup pro signál úměrný proudu ve fázi diagnostikovaného zařízení, přičemž výstup vstupního kanálu se vede přes prvé obvody paralelního vstupu do mikropočítače, do jednotky analogového výstupu a k displeji, zatímco výstup obvodu vzorkování amplitud je připojen na druhý vstup řídící jednotky, jejíž výstup je spojen s druhým vstupem vstupního kanálu.

Další podstata je v tom, že mikropočítač má výstup se vzorkovacím kmitočtem připojen na třetí vstup řídicí jednotky a výstup s řídicími signály je připojen ke čtvrtému vstupu řídicí jednotky, zatímco další dva výstupy z mikropočítače se vedou na zobrazovací jednotku a kazetopáskovou paměí.

Další podstata je v tom, že kodér zařízení s poruchou má vstupy pro připojení sledovaných zařízení s poruchou, přičemž výstup z kodéru zařízení s poruchou je veden přes druhé obvody paralelního vstupu do mikropočítače.

Analogový signál úměrný poruchovému proudu v diagnostikovaném zařízení, například vn transformátoru, převede na digitální diskrétní hodnoty programově dále zpracovávané mikropočítačem, přičemž lze stanovit nejen průběh zkratového proudu, ale také další veličiny, například nárazový zkratový proud, dynamické síly, a podobně, prodloužit záznamovou dobu poruchového stavu automatickým přechodem na vzorkování pro okamžiky maxima po odeznění přechodných složek poruchových proudů, identifikovat element, způsobující poruchu, a podobně.

Oproti stávajícím zařízením má zařízení podle vynálezu tyto výhody:

- Kontinuální sledování proudů v jednotlivých fázích diagnostikovaného zařízení kruhovým registračním cyklem s následným automatickým zachycením průběhu zkratového proudu při poruše.

CS 269229 Bl

- Zachycení časového průběhu zkratového proudu s velkou rozlišitelností měřených hodnot.

V zaznamenaném průběhu lze zachytit i jeho část, odpovídající stavu těsně před vznikem poruchy.

- Záznam amplitud zkratových proudů s přesným generováním okamžiku vzorkování amplitudy bez ohledu na změny kmitočtu sítě nebo nesymetrii zkratových proudů vlivem stejnosměrné složky. Doba sledování poruchy při tomto způsobu může dosáhnout až 40 s.

- Možnost identifikace zařízení, které poruchu způsobuje (například poruchového vedení, připojeného na diagnostikovaný transformátor).

- Programové zpracování naměřených hodnot, spočívající ve výpočtech nárazového zkratového proudu, ekvivalentního oteplovaciho proudu, dynamických all, stejnosměrné složky zkratového proudu a ve vyhodnoceni četnosti poruch,

- Registrace naměřených a vypočtených hodnot do periferní kazetopáskové paměti s možností zpětné interpretace uložených údajů.

- Přiřazení časového údaje k zaznamenané poruše, generování reálného času prostřednictvím hardwarového a softwarového vybavení mikropočítače.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je schematicky zakresleno na připojeném výkresu. Zařízení sestává ze tří vstupních kanálů VK, tří řídicích jednotek Ř J a tří obvodů VA vzorkování amplitud, dále z jednotky AV analogového výstupu, kodéru K_Z, zařízení s poruchou, displeje DP , mikropočítače MP, zobrazovací jednotky Z J , kazetopáskové paměti MG a dvou obvodů PV paralelního vstupu. Vstupní kanál VK, řídicí jednotka Ř J a obvod VA vzorkování amplitud mají společný vstup VP prp signál úměrný proudu ve fázi diagnostikovaného zařízení. Výstup vstupního kanálu VK se vede přes prvé obvody PV paralelního vstupu do mikropočítače MP, dále do jednotky AV analogového výstupu a k displeji DP.

Výstup obvodu VA vzorkování amplitud je připojen na druhý vstup řídicí jednotky Ř J, jejíž výstup je spojen s druhým vstupem vstupního kanálu VK. Mikropočítač MP má výstup fy se vzorkovacím kmitočtem připojen na třetí vstup řídicí jednotky Ř J a výstup ŘS s řídicími signály je připojen ke čtvrtému vstupu řídicí jednotky Ř J, další dva výstupy z mikropočítače MP se vedou na zobrazovací jednotku ZJ a kazetopáskovou pamět MG. Kodér KZ září- _f zení s poruchou má vstupy IZ pro připojení sledovaných zařízení s poruchou, výstup kodéru KZ zařízení s poruchou je veden přes druhé obvody PV paralelního vstupu do mikropočítače MP .

Činnost zařízení spočívá v tom, že se průběžně sledují proudy ve fázích diagnostikovaného zařízení. Průběh těchto proudů se zachycuje formou vzorkování s digitalizací analogového signálu na osmibitová binární čísla, která se ukládají do paměti. Tato společně s analogově číslicovým převodníkem je součástí vstupního kanálu VK. Zápis do paměti se děje v kruhovém zapisovacím cyklu,'který se při poruše, dojde-li k překročení proudů v některé fázi nad stanovenou úroveň, přerušuje.

Zaznamenané údaje ze vstupních kanálů VK se přebírají přes prvé obvody PV paralelního vstupu do mikropočítače MP. V mikropočítači MP se naměřené hodnoty dále zpracovávají podle sestaveného výpočetního programu. Jde zejména □ výpočet charakteristických hodnot zkratového proudu, tj. stanovení nárazového zkratového proudu, ekvivalentního oteplovaciho proudu, výpočet stejnosměrné složky, výběr amplitud zkratového proudu, výpočet dynamických sil a další.

Vybrané údaje se prostřednictvím mikropočítače MP nahrají jako data pro dokumentování poruchového stavu na kazetopáskovou paměť MG. Zobrazovací jednotka ZJ slouží jednak ke čtení naměřených hodnot a k zobrazení sejmutých průběhů, dále k průběžné informaci o počtu záznamů, o reálném čase a k signalizaci o vzniklé poruše v softwaru mikropočítače MP.

Prodloužení záznamové doby poruchového stavu se dosahuje přechodem na vzorkování pro okamžiky maxima poruchových proudů. Obvod VA vzorkování amplitud dodává do řídicí jednotky

CS 269229 Bl

ŘJ vzorkovací impulsy v okamžiku maxim fázových proudů, a to tak, že okamžik maxim je odvozován přímo z průběhu poruchových proudů, přičemž může poruchový proud vykazovat nesymetrii vlivem stejnosměrné složky i změny kmitočtu.

Identifikace zařízení s poruchou, například vedení připojeného na diagnostikovaný transformátor, je u zařízení podle vynálezu řešena zakódováním údajů sejmutých ze vstupů IZ pro připojení sledovaných zařízení s poruchou do osmibitového slova v kodéru KZ zařízení s poruchou, přičemž jednotlivé bity slova mají tento význam:

ΙΙΖΠΊίΈΗ druh kód fáze zařízení zařízení

Přiřazení časového údaje k zaznamenané poruše se děje generováním reálného času pomocí hardwarového a softwarového vybavení mikropočítače MP. Časový údaj má skladbu: rok, měsíc, den, hodina, minuta poruchy. K zaznamenanému průběhu je dále generováno časové měřítko s dělením po 0,5 ms.

Zařízení podle vynálezu má také jednotku A V analogového výstupu, umožňující připojení souřadnicového X-Y zapisovače k registračnímu záznamu průběhu zkratových proudů a displej OP k zaznamenávání počtu vzniklých poruch. '

Zařízení podle vynálezu je určeno především k diagnostikování proudového namáhání výkonových transformátorů v nadřazené čs. energetické síti.

Může však být využito pro záznam a zpracování naměřených' hodnot přechodného děje i v dalších případech, kde není požadována vzorkovací frekvence vyšší než 50 kHz.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (3)

1. Zařízení pro diagnostiku proudového namáhání silnoproudých zařízení elektrizační soustavy při zkratových poruchách, řízené mikropočítačem, vyznačující se tím, že vstupní kanál (VK), řídicí jednotka (ŘJ) a obvod (VA) vzorkování amplitud mají společný vstup (VP) pro signál úměrný proudu ve fázi diagnostikovaného zařízení, přičemž výstup vstupního kanálu (VK) je připojen přes prvé obvody (PV) paralelního vstupu do mikropočítače (MP), do jednotky (AV) analogového výstupu a k displeji (DP), zatímco výstup obvodu (VA) vzorkování amplitud je připojen na druhý vstup řídicí jednotky (Ř3), jejíž výstup je spojen s druhým vstupem vstupního kanálu (VK).

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že mikropočítač (MP) má výstup (fv) se vzorkovacím kmitočtem připojen na třetí vstup řídicí jednotky (ŘJ) a výstup (ŘS) s řídicími signály je připojen ke čtvrtému vstupu řídicí jednotky (ŘJ), zatímco další dva výstupy z mikropočítače (MP) se vedou na zobrazovací jednotku (ZJ) a kazetopáskovou paměí (MG).

3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že kodér (KZ) zařízení s poruchou má vstupy (IZ) pro připojení sledovaných zařízení s poruchou, přičemž výstup z kodéru (KZ). zařízení s poruchou je veden přes druhé obvody (PV) paralelního vstupu do mikropočítače (MP).