EA040726B1 - CURRENT AND VOLTAGE MEASUREMENT UNIT - Google Patents
CURRENT AND VOLTAGE MEASUREMENT UNIT Download PDFInfo
- Publication number
- EA040726B1 EA040726B1 EA202191916 EA040726B1 EA 040726 B1 EA040726 B1 EA 040726B1 EA 202191916 EA202191916 EA 202191916 EA 040726 B1 EA040726 B1 EA 040726B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- current
- voltage
- measurement unit
- sensor
- unit according
- Prior art date
Links
Description
Настоящее изобретение относится к блоку измерения тока и напряжения для измерения значений тока и напряжения трехфазной высоковольтной линии без подключения к нейтрали или заземлению.The present invention relates to a current and voltage measurement unit for measuring the current and voltage values of a three-phase high voltage line without being connected to neutral or earth.
Растет потребность в интеллектуальных счетчиках (блоках измерения) для сбора, обработки и передачи важной информации об энергии в системах передачи и распределения электроэнергии точным и надежным способом. Производство электроэнергии становится все более разнообразным, поскольку возобновляемые источники энергии становятся все более доступными - традиционная модель нескольких крупных производителей и множества потребителей быстро переходит к сети микрогенераторов. Эти микрогенераторы должны быть зарегистрированы и интегрированы в систему - интеллектуальные счетчики могут помочь в подсчете потребляемой энергии, обеспечивая правильную степень компенсации и отслеживая источники проблем, таких как сбои, короткие замыкания, скачки мощности, несбалансированные нагрузки и падение качества электроэнергии. Текущие интеллектуальные счетчики часто трудно установить, часто из-за зажимов, которые должны быть закреплены вокруг проводников для измерения тока - необходимо предусмотреть несколько разных диаметров, чтобы снизить риск того, что диаметр окажется неподходящим. Кроме того, современные интеллектуальные счетчики, использующие зажимы, часто имеют проблемы с изоляцией между фазами и проблемы с безопасностью.There is a growing need for smart meters (measuring units) to collect, process and communicate critical energy information in power transmission and distribution systems in an accurate and reliable manner. Electricity generation is becoming more diversified as renewables become more widely available – the traditional model of a few large producers and many consumers is rapidly shifting to a microgenerator grid. These microgenerators need to be registered and integrated into the system - smart meters can help with energy consumption counting, providing the right degree of compensation and tracking down sources of problems such as faults, short circuits, power surges, unbalanced loads and power quality drops. Current smart meters are often difficult to install, often because of the clamps that must be secured around the conductors to measure the current - several different diameters must be provided to reduce the risk of the diameter being the wrong one. In addition, modern clamp-based smart meters often have phase-to-phase isolation and safety issues.
Альтернативные решения для выполнения измерений требуют установки набора дополнительного оборудования, включающего в себя трансформаторы тока и напряжения, перед интеллектуальными счетчиками для смягчения технологических ограничений. Очень большое количество распределительных систем, особенно в диапазоне среднего и высокого напряжения от 6/10 до 50 кВ, означает, что стоимость систем измерения является основным препятствием для внедрения этой полезной технологии.Alternative metering solutions require the installation of a set of additional equipment, including current and voltage transformers, in front of smart meters to mitigate technological limitations. The very large number of distribution systems, especially in the medium and high voltage range from 6/10 to 50 kV, means that the cost of metering systems is a major barrier to the adoption of this useful technology.
Задачей настоящего изобретения является создание нового блока измерения тока и напряжения, в котором устранены недостатки, описанные выше. В частности, задачей настоящего изобретения является создание нового блока измерения тока и напряжения, в котором не используются зажимы для подключения к линии электропередачи.The objective of the present invention is to provide a new current and voltage measurement unit that eliminates the disadvantages described above. In particular, the object of the present invention is to provide a new current and voltage measurement unit that does not use clamps for connection to a power line.
Блок измерения предназначен для одновременного измерения двух значений тока и двух значений напряжения линии электропередачи, линия электропередачи включает в себя первый, второй и третий высоковольтный проводник, сконфигурированные с возможностью обеспечения трехфазного питания, блок измерения включает в себя первое, второе и третье двухполюсные электрические межсоединения, причем каждое межсоединение сконфигурировано с возможностью подключения между двумя отдельными концами первого, второго и третьего высоковольтных проводников соответственно, причем два полюса каждого электрического межсоединения электрически соединены друг с другом; первый и второй датчики тока, сконфигурированные и выполненные с возможностью измерения тока через первое межсоединение и через третье межсоединение соответственно; и первый и второй датчики напряжения, сконфигурированные и выполненные с возможностью измерения напряжения в диапазоне от 0 до 50 кВ между первым и вторым межсоединениями и между вторым и третьим межсоединениями; блок измерения дополнительно сконфигурирован и выполнен с возможностью измерения каждого из двух значений тока и каждого из двух значений напряжения с плавающим потенциалом.The measurement unit is designed to simultaneously measure two current values and two voltage values of the power line, the power line includes the first, second and third high-voltage conductor configured to provide three-phase power, the measurement unit includes the first, second and third bipolar electrical interconnections, wherein each interconnection is configured to be connected between two separate ends of the first, second, and third high voltage conductors, respectively, with two poles of each electrical interconnection being electrically connected to each other; first and second current sensors configured and configured to measure current through the first wiring and through the third wiring, respectively; and first and second voltage sensors configured and configured to measure voltage in the range of 0 to 50 kV between the first and second interconnections and between the second and third interconnections; the measurement unit is further configured and configured to measure each of the two current values and each of the two floating potential voltage values.
При измерении тока и напряжения с плавающим потенциалом заземление или заземленная точка не требуются. Это выгодно, поскольку может упростить установку и может обеспечить большую устойчивость к скачкам мощности в линии электропередачи (например, из-за молнии).When measuring current and voltage with floating potential, grounding or a grounded point is not required. This is advantageous as it can simplify installation and can provide greater immunity to power line surges (eg due to lightning).
Путем одновременного измерения двух значений тока и двух значений напряжения может быть обеспечена правильная и точная оценка параметров линии электропередачи. Соединяя межсоединения между отдельными концами высоковольтного проводника можно уменьшить проблемы с установкой изза зажимов. Прямое размещение блока измерения означает отсутствие практических ограничений на диаметр провода высоковольтных проводников. Измерение как на линиях среднего напряжения, так и на линиях высокого напряжения может производиться путем установки блока измерения на подстанциях или на линиях электропередачи.By simultaneously measuring two currents and two voltages, a correct and accurate estimation of the transmission line parameters can be achieved. By connecting interconnections between the individual ends of the high voltage conductor, installation problems due to clamps can be reduced. The direct placement of the measuring unit means that there are no practical restrictions on the wire diameter of the high voltage conductors. Both medium voltage and high voltage lines can be measured by installing a measuring unit in substations or transmission lines.
Кроме того, блок измерения без зажимов позволяет проводить более точные измерения, поскольку он сконфигурирован в виде интегральной схемы с физическими подключениями к линиям электропередач. Кроме того, блок измерения в соответствии с настоящим изобретением более точен, чем блок измерения, использующий зажимы, измерения которого производятся на основе магнитного поля, поскольку он непосредственно измеряет фактические значения тока и напряжения. Стабильность и надежность подключения блока измерения согласно настоящему изобретению по сравнению с системой, использующей зажимы, выше, поскольку он может быть прикреплен болтами к линиям электропередачи. В случае сильных всплесков тока, плохой погоды или любого другого вида физической силы риск отключения отсутствует или снижается.In addition, the clampless measurement unit allows for more accurate measurements because it is configured as an integrated circuit with physical connections to power lines. In addition, the measurement unit according to the present invention is more accurate than the clamp measurement unit, which is measured based on the magnetic field, since it directly measures the actual values of current and voltage. The stability and reliability of the connection of the measurement unit according to the present invention is higher compared to the system using clips, because it can be bolted to power lines. In the event of strong current surges, bad weather, or any other form of physical force, there is no or reduced risk of tripping.
В первом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения датчик тока представляет собой шунтирующий датчик для измерения тока в диапазоне от 0 до 200 А, датчик Холла для измерения тока в диапазоне от 0 до 1000 А, датчик тока с поясом Роговского для измерения тока в диапазоне от 0 до 100 кА, особенно для измерения тока выше 200 А, особенно выше 500 А, или трансформатор тока, например трансформатор тока с наносердечником, для измерения тока в диапазоне от 0 до 500 А. При использовании двухполюсных электрических межсоединений вместо зажимов возможно измерениеIn the first preferred embodiment of the present invention, the current sensor is a shunt sensor for measuring current in the range of 0 to 200 A, a Hall sensor for measuring current in the range of 0 to 1000 A, a Rogowski coil current sensor for measuring current in the range of 0 to 100 kA, especially for measuring currents above 200 A, especially above 500 A, or a current transformer, such as a nano-core current transformer, for measuring currents in the range from 0 to 500 A. By using two-pole electrical interconnections instead of clamps, measurement is possible
- 1 040726 тока шунтом. Шунт имеет более высокую электромагнитную совместимость EMC, т.е. он более устойчив к электрическим помехам/возмущениям, которые могут исходить от распределительного устройства или других частей электрической сети. Используя датчики Холла вместо шунтов для измерения тока, можно измерять большие токи, что позволяет установить блок измерения согласно изобретению вместо обычного множества устройств, используемых в настоящее время на подстанциях для измерения мощности и энергии, которые обычно включают в себя три ступенчатых понижающих трансформатора напряжения (по одному на высоковольтный провод), два или три трансформатора тока (по одному на высоковольтный провод) и систему измерения низкого напряжения. Это может упростить установку, снизить общие затраты и повысить надежность за счет уменьшения сложности.- 1 040726 current shunt. The shunt has a higher EMC, i.e. it is more resistant to electrical interference/disturbances that may come from the switchgear or other parts of the electrical network. By using Hall sensors instead of shunts for current measurement, high currents can be measured, which makes it possible to install a measurement unit according to the invention instead of the usual array of devices currently used in substations for measuring power and energy, which usually include three step-down voltage transformers (according to one per high voltage wire), two or three current transformers (one per high voltage wire) and a low voltage measurement system. This can simplify installation, reduce overall costs, and increase reliability by reducing complexity.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения первое, второе и третье двухполюсные электрические межсоединения представляют собой жесткие электропроводящие стержни или пластины, особенно жесткие стержни или пластины, сделанные из металла, предпочтительно жесткие стержни или пластины, сделанные из меди или алюминия или любых других токопроводящих сплавов. При использовании жестких стержней или пластин блок измерения по настоящему изобретению становится очень жестким, что позволяет точно измерять ток и/или напряжение, даже если блок подвергается воздействию высоких механических сил. Это также позволяет снизить риск отключения блока измерения от линии электропередачи.In another preferred embodiment of the present invention, the first, second and third bipolar electrical interconnections are rigid electrically conductive rods or plates, especially rigid rods or plates made of metal, preferably rigid rods or plates made of copper or aluminum or any other conductive alloys. When rigid rods or plates are used, the measurement unit of the present invention becomes very rigid, allowing accurate measurement of current and/or voltage even when the unit is subjected to high mechanical forces. This also reduces the risk of disconnecting the measuring unit from the power line.
В дополнительном варианте осуществления предоставляется блок измерения, который дополнительно сконфигурирован и выполнен с возможностью питания напрямую (с автономным питанием) от высоковольтной линии и/или с питанием от магнитного поля и/или с питанием от внутреннего источника питания. Установка и эксплуатация упрощены, поскольку не требуется внешний источник питания. Кроме того, в периоды, когда поток энергии в линии электропередачи прерывается, мониторинг все еще может продолжаться, если имеется батарея или аккумуляторная батарея.In a further embodiment, a measuring unit is provided that is further configured and configured to be powered directly (self-powered) from a high voltage line and/or powered by a magnetic field and/or powered by an internal power supply. Installation and operation are simplified as no external power supply is required. In addition, during periods when the power flow in the transmission line is interrupted, monitoring can still continue if a battery or storage battery is present.
В еще одном варианте осуществления предусмотрен блок измерения, в котором первый датчик напряжения, второй датчик напряжения, первый датчик тока и второй датчик тока включены в цепь высокого напряжения; и блок дополнительно содержит цепь низкого напряжения, соединенную с цепью высокого напряжения, так что два значения тока обнаруживаются цепью низкого напряжения, а цепь низкого напряжения питается от цепи высокого напряжения. Разделив компоненты на компоненты, работающие при высоком напряжении, и компоненты, работающие при низком напряжении, электрическая изоляция может быть оптимизирована путем покрытия высоковольтных компонентов. Кроме того, обеспечивается большая гибкость, поскольку любой модуль можно модернизировать, отремонтировать и/или заменить.In yet another embodiment, a measurement unit is provided, wherein a first voltage sensor, a second voltage sensor, a first current sensor, and a second current sensor are included in a high voltage circuit; and the block further comprises a low voltage circuit connected to the high voltage circuit so that two currents are detected by the low voltage circuit and the low voltage circuit is powered by the high voltage circuit. By separating components into high voltage components and low voltage components, electrical insulation can be optimized by coating high voltage components. In addition, greater flexibility is provided as any module can be upgraded, repaired and/or replaced.
В другом варианте осуществления предусмотрен блок измерения, дополнительно содержащий интерфейс передачи данных для радиосвязи и/или связи с гальванической развязкой с базовой станцией. Интерфейс передачи данных позволяет упростить интеграцию в существующие сети (Ethernet, мобильный модем 2G/3G/4G/5G, RS-485 и т.д.) для упрощения сбора данных. Затем данные можно использовать для отслеживания и последующей обработки. Интерфейс передачи данных также может быть сконфигурирован для полной двусторонней связи, что позволяет пользователю дистанционно конфигурировать блок измерения.In another embodiment, a measurement unit is provided, further comprising a data interface for radio and/or electrically isolated communication with a base station. The data interface allows easy integration into existing networks (Ethernet, 2G/3G/4G/5G mobile modem, RS-485, etc.) to simplify data collection. The data can then be used for tracking and further processing. The data interface can also be configured for full two-way communication, allowing the user to remotely configure the measurement unit.
В еще одном варианте осуществления предусмотрен блок измерения, дополнительно содержащий третий датчик тока, сконфигурированный и выполненный с возможностью измерения тока через второе межсоединение, при этом третий датчик тока представляет собой шунтирующий датчик для измерения тока в диапазоне от 0 до 200 А, датчик Холла для измерения тока в диапазоне от 0 до 1000 А, датчик тока с поясом Роговского для измерения тока в диапазоне от 0 до 100 кА, особенно для измерения тока выше 200 А, особенно выше 500 А, или трансформатор тока, как, например, трансформатор тока с наносердечником, для измерения тока в диапазоне от 0 до 500 А. Это обеспечивает третье значение тока, которое может быть измерено одновременно с двумя другими значениями тока и двумя значениями напряжения. Это дает дополнительную информацию об энергии, переносимой вторым высоковольтным проводником.In yet another embodiment, a measurement unit is provided further comprising a third current sensor configured and configured to measure current through the second interconnection, wherein the third current sensor is a shunt sensor for measuring current in the range of 0 to 200 A, a Hall sensor for measuring from 0 to 1000 A, a Rogowski coil current sensor for measuring currents from 0 to 100 kA, especially for measuring currents above 200 A, especially above 500 A, or a current transformer such as a nano-core current transformer , to measure current between 0 and 500 A. This provides a third current value that can be measured simultaneously with two other current values and two voltage values. This gives additional information about the energy carried by the second high voltage conductor.
В еще одном варианте осуществления предусмотрен блок измерения, который дополнительно сконфигурирован и выполнен с возможностью обнаружения и индикации неисправностей и/или короткого замыкания по меньшей мере в одном высоковольтном проводнике. Предоставляя измерительную IC и/или цифровой процессор, предоставляется гибкая система, которая может быть сконфигурирована с возможностью обеспечения улучшенного отслеживания и обнаружения неисправностей. Блок измерения может быть дополнительно сконфигурирован с возможностью измерения реактивных токов и/или реактивной мощности, и/или гармоник по меньшей мере одного высоковольтного проводника.In yet another embodiment, a measurement unit is provided that is further configured and configured to detect and indicate faults and/or short circuits in at least one high voltage conductor. By providing a measurement IC and/or a digital processor, a flexible system is provided that can be configured to provide improved tracking and fault detection. The measurement unit may be further configured to measure reactive currents and/or reactive power and/or harmonics of at least one high voltage conductor.
В дополнительном варианте осуществления предусмотрен блок измерения, который дополнительно сконфигурирован и выполнен с возможностью формирования сигнала прерывания в случае индикации неисправности, сигнал прерывания сконфигурирован и выполнен с возможностью срабатывания реле безопасности, реле безопасности сконфигурировано и выполнено с возможностью прерывания потока электрической энергии по меньшей мере к одному высоковольтному проводнику. Опять же, с помощью измерительной IC и/или цифрового процессора предоставляется гибкая система, которая может быть сконфигурирована с возможностью обеспечения улучшенного отслеживания и обнаружения неисправ- 2 040726 ностей. Кроме того, блок может быть сконфигурирован с возможностью срабатывания защитного реле оно может содержаться в самом блоке, сконфигурированном с возможностью прерывания потока энергии через одно или более межсоединений. Реле также может быть расположено вне блока, сконфигурировано и расположено так, чтобы прерывать поток энергии через один или более высоковольтных проводников.In an additional embodiment, a measurement unit is provided, which is further configured and configured to generate an interrupt signal in case of a fault indication, the interrupt signal is configured and configured to operate the safety relay, the safety relay is configured and configured to interrupt the flow of electrical energy to at least one high voltage conductor. Again, with the measurement IC and/or digital processor, a flexible system is provided that can be configured to provide improved tracking and fault detection. In addition, the block may be configured to actuate a protective relay, it may be contained in the block itself, configured to interrupt the flow of power through one or more interconnections. The relay may also be located outside the unit, configured and positioned to interrupt the flow of power through one or more high voltage conductors.
В еще одном варианте осуществления блок содержит модуль извлечения формы волны. Мониторинг и анализ форм сигналов в линиях электропередач могут быть жизненно важным диагностическим инструментом для выявления проблемных состояний в энергосистеме до того, как они могут вызвать сбои или прерывания. Технологии анализа сигналов, такие как периодограмма и спектрограмма или измерение вектора, могут использоваться для анализа изменений напряжения и тока в линии электропередач. Модуль извлечения формы волны особенно используется для автоматического получения формы волны напряжения и тока линии электропередачи.In another embodiment, the block contains a waveform extraction module. Monitoring and analyzing power line waveforms can be a vital diagnostic tool for identifying problem conditions in a power system before they can cause faults or interruptions. Signal analysis technologies such as periodogram and spectrogram or vector measurement can be used to analyze voltage and current changes in a power line. The waveform extraction module is especially used to automatically capture the waveform of the voltage and current of the power line.
В дополнительном варианте осуществления модуль извлечения формы волны сконфигурирован с возможностью анализа качества электроэнергии. Модуль извлечения формы волны специально сконфигурирован с возможностью отслеживания изменений пикового и/или среднеквадратичного напряжения для обнаружения пиков или провалов в форме волны напряжения, для отслеживания изменений частоты или отклонений формы волны от заданной идеальной формы волны, например синусоидальной или косинусоидальной формы волны, или обнаружения изменений амплитуды волны для предотвращения перенапряжения, создаваемого, например, возобновляемыми источниками энергии.In a further embodiment, the waveform extraction module is configured to analyze power quality. The waveform extraction module is specifically configured to track changes in peak and/or RMS voltage to detect peaks or dips in the voltage waveform, to track changes in frequency or waveform deviations from a given ideal waveform, such as a sine or cosine waveform, or to detect changes wave amplitude to prevent overvoltage caused, for example, by renewable energy sources.
В дополнительном варианте осуществления модуль извлечения формы волны сконфигурирован с возможностью обнаружения и характеризования замыкания на землю, межфазного замыкания и/или любого типа искажения формы волны, такого как провалы или выбросы. Обнаруживая и характеризуя эти события, можно определить, например, произошел ли пробой изоляции, или было ли создано короткое замыкание или заземление, например, деревом, упавшим на воздушную линию напряжения, или произошел обрыв кабеля в подземной линия напряжения.In a further embodiment, the waveform extraction module is configured to detect and characterize a ground fault, a phase fault, and/or any type of waveform distortion such as dips or swells. By detecting and characterizing these events, it is possible to determine, for example, whether an insulation breakdown has occurred, or whether a short circuit or grounding has been created, for example, by a tree falling on an overhead voltage line, or a cable break in an underground voltage line.
В еще одном варианте осуществления модуль извлечения формы волны сконфигурирован с возможностью локализации обнаруженного события в сети. Используя модуль извлечения формы волны, сконфигурированный с возможностью локализации обнаруженного события в сети, неисправный компонент или часть сети можно заменить или отремонтировать быстрее или изолировать, чтобы предотвратить крупномасштабное полное или частичное обесточивание. Путем анализа времени сигнал неисправности между двумя устройствами регистрируется каждым из них, точка неисправности может быть локализована по разнице во времени, которое потребовалось для регистрации обоими устройствами. В случае только одного устройства место повреждения можно рассчитать, используя характеристики формы волны в сочетании со скоростью распространения сигнала в проводящей среде (линия электропередачи).In yet another embodiment, the waveform extractor is configured to locate the detected event in the network. Using a waveform extraction module configured to localize a detected event in the network, a failed component or part of the network can be replaced or repaired more quickly or isolated to prevent large-scale blackouts or blackouts. By analyzing the time the fault signal between the two devices is registered by each of them, the fault point can be localized by the difference in time that it took for both devices to register. In the case of only one device, the fault location can be calculated using the characteristics of the waveform in combination with the propagation speed of the signal in a conductive medium (power line).
В дополнительном варианте осуществления блок содержит модуль сбора данных для сбора данных, относящихся к общему гармоническому искажению напряжения и/или тока, особенно к супрагармоникам. Обнаруживая источники и величину гармонических или супрагармонических искажений, существующие активы и компоненты в энергосети могут быть использованы для поглощения или устранения негативного эффекта искажения или может быть установлено дополнительное оборудование, такое как фильтры нижних или верхних частот или полосовые фильтры, чтобы уменьшить или устранить искажение. Отслеживая уровни искажений можно более точно и экономично планировать параметры сети и обновления.In a further embodiment, the block includes a data acquisition module for collecting data relating to the total harmonic distortion of the voltage and/or current, especially the supraharmonics. By detecting the sources and magnitude of harmonic or supra-harmonic distortion, existing assets and components in the power grid can be used to absorb or eliminate the negative effect of the distortion, or additional equipment such as low or high pass filters or band pass filters can be installed to reduce or eliminate the distortion. By monitoring distortion levels, you can more accurately and economically plan network parameters and upgrades.
Краткое описание чертежей приведено ниже.A brief description of the drawings is given below.
Фиг. 1 - схематическое изображение механической конструкции блока измерения тока и напряжения в соответствии с изобретением;Fig. 1 is a schematic representation of the mechanical construction of a current and voltage measuring unit in accordance with the invention;
фиг. 2 - принципиальная электрическая схема блока измерения тока и напряжения в соответствии с изобретением.fig. 2 is a circuit diagram of a current and voltage measurement unit in accordance with the invention.
Изобретение проиллюстрировано следующими вариантами осуществления.The invention is illustrated by the following embodiments.
На фиг. 1 показан пример механической конструкции блока 100 отслеживания (мониторинга) тока и напряжения в соответствии с изобретением. Блок 100 предназначен для одновременного измерения двух значений тока и двух значений напряжения трех высоковольтных проводников 310, 320, 330, сконфигурированных с возможностью обеспечения трехфазного питания по линии электропередачи - каждый из проводников 310, 320, 330 несет фазу трехфазной электрической энергии.In FIG. 1 shows an example of the mechanical construction of a current and voltage tracking (monitoring) unit 100 in accordance with the invention. The unit 100 is designed to simultaneously measure two currents and two voltages of three high voltage conductors 310, 320, 330 configured to provide three-phase power through the power line - each of the conductors 310, 320, 330 carries a phase of three-phase electrical energy.
Для установки блока 100 каждый из трех высоковольтных проводников 310, 320, 330 разделен, образуя два конца. Блок 100 содержит три двухполюсных электрических межсоединения 210, 220, 230 - два полюса каждого электрического межсоединения 210, 220, 230 электрически соединены друг с другом.To install the block 100, each of the three high voltage conductors 310, 320, 330 is divided to form two ends. Block 100 contains three two-pole electrical interconnections 210, 220, 230 - two poles of each electrical interconnection 210, 220, 230 are electrically connected to each other.
Два полюса первого межсоединения 210 электрически соединены между двумя разделенными концами первого высоковольтного проводника 310. Точно так же два полюса второго межсоединения 220 электрически соединены между двумя разделенными концами второго высоковольтного проводника 320, а два полюса третьего межсоединения 230 электрически соединены между двумя разделенными концами третьего высоковольтного проводника 330.The two poles of the first interconnect 210 are electrically connected between the two separated ends of the first high voltage conductor 310. Similarly, the two poles of the second interconnect 220 are electrically connected between the two separated ends of the second high voltage conductor 320, and the two poles of the third interconnect 230 are electrically connected between the two separated ends of the third high voltage conductor 330.
Использование первого, второго и третьего для межсоединений 210, 220, 230 и проводников 310,Using the first, second and third for interconnects 210, 220, 230 and conductors 310,
- 3 040726- 3 040726
320, 330 не означает, что определенные фазы подключены к конкретному межсоединению. Это также не подразумевает определенного порядка фаз или относительного фазового соотношения между соседними проводниками.320, 330 does not mean that certain phases are connected to a specific interconnect. It also does not imply a specific phase order or relative phase relationship between adjacent conductors.
Блок 100 измерения сконфигурирован и выполнен с возможностью измерения двух значений тока и двух значений напряжения одновременно при плавающем потенциале - другими словами, не выполняется электрическое соединение с высоковольтным проводником, обозначенным как нейтраль в трехфазной схеме питания. Кроме того, электрическое соединение с землей (или землей) не выполняется. Это упрощает установку блока 100 и может обеспечить большую устойчивость к скачкам мощности в линии электропередачи (например, из-за молнии).The measurement unit 100 is configured and configured to measure two currents and two voltages simultaneously at floating potential—in other words, no electrical connection is made to the high voltage conductor designated as neutral in the three-phase power supply. Also, no electrical connection to earth (or ground) is made. This simplifies the installation of the unit 100 and can provide greater immunity to power line surges (eg due to lightning).
Блок 100, изображенный на фиг. 1, включает в себя изоляционный кожух 150. Степень и тип изоляции 150 зависят от электрической энергии, которая может присутствовать по меньшей мере на одном из высоковольтных проводников 310, 320, 330. Это может быть до 50 кВ, хотя может присутствовать более низкое номинальное напряжение, такое как 3 кВ, 3,3 кВ, 6 кВ, 6,6 кВ, 10 кВ, 11 кВ, 12 кВ, 20 кВ, 22 кВ, 24 кВ, 33 кВ или 35 кВ. Предпочтительно блок 100 и изоляционный кожух 150 сконфигурированы и выполнены с возможностью соответствовать стандарту IEC 60071-1:2006+AMD1:2010 CSV по требованиям к изоляции;Block 100 shown in FIG. 1 includes an insulating jacket 150. The degree and type of insulation 150 depends on the electrical energy that may be present on at least one of the high voltage conductors 310, 320, 330. This may be up to 50 kV, although a lower voltage rating may be present. such as 3 kV, 3.3 kV, 6 kV, 6.6 kV, 10 kV, 11 kV, 12 kV, 20 kV, 22 kV, 24 kV, 33 kV or 35 kV. Preferably, the block 100 and the insulation case 150 are configured and configured to comply with the IEC 60071-1:2006+AMD1:2010 CSV standard for insulation requirements;
первый датчик тока (не показан на фиг. 1), сконфигурированный и выполненный с возможностью измерения тока через первое межсоединение 210. Также второй датчик тока (не изображен на фиг. 1), сконфигурированный и выполненный с возможностью измерения тока через третье межсоединение 230. Датчики тока могут быть шунтирующим датчиком, датчиком Холла, датчиком тока с поясом Роговского или трансформатором тока, например трансформатором тока с наносердечником;a first current sensor (not shown in FIG. 1) configured and configured to measure current through first interconnect 210. Also a second current sensor (not shown in FIG. 1) configured and configured to measure current through third interconnect 230. Sensors the current may be a shunt sensor, a Hall sensor, a Rogowski coil current sensor, or a current transformer such as a nanocore current transformer;
шунтирующий датчик содержит резистор высокой мощности с низким сопротивлением, установленный последовательно между двумя полюсами межсоединения 210, 230, где ток должен быть считан и затем измерен. Блок 100 сконфигурирован и выполнен с возможностью измерения значений тока в диапазоне от 0 до 200 А;the shunt sensor comprises a high power, low resistance resistor in series between the two poles of interconnection 210, 230 where the current is to be read and then measured. Block 100 is configured and configured to measure current values in the range from 0 to 200 A;
датчик на основе эффекта Холла (или датчик Холла) сконфигурирован и выполнен с возможностью воспринимать магнитное поле, создаваемое при протекании тока между двумя полюсами межсоединения 210, 230, где ток должен быть считан и затем измерен. Датчик Холла может быть установлен в непосредственной близости от любой части межсоединения 210, 230. Опционально, ферромагнитный элемент, такой как С-образный сердечник, может использоваться для увеличения напряженности магнитного поля вблизи датчика Холла. Датчики Холла также доступны со встроенным магнитным концентратором (IMC), что позволяет устанавливать их непосредственно на поверхности межсоединения 210, 230, где должен измеряться ток. Затем блок 100 конфигурируется и размещается для измерения значений тока в диапазоне от 0 до 1000 А, предпочтительно в диапазоне от 5 до 1000 А, более предпочтительно в диапазоне от 100 до 1000 А, наиболее предпочтительно в диапазоне от 200 до 800 А.a Hall effect sensor (or Hall sensor) is configured and configured to sense the magnetic field generated by current flow between two poles of interconnect 210, 230 where the current is to be sensed and then measured. The Hall sensor can be installed in close proximity to any part of the interconnect 210, 230. Optionally, a ferromagnetic element such as a C-core can be used to increase the magnetic field strength in the vicinity of the Hall sensor. Hall sensors are also available with an integrated magnetic concentrator (IMC) which allows them to be mounted directly on the interconnection surfaces 210, 230 where the current is to be measured. The block 100 is then configured and placed to measure current values in the range of 0 to 1000 A, preferably in the range of 5 to 1000 A, more preferably in the range of 100 to 1000 A, most preferably in the range of 200 to 800 A.
Датчики на основе эффекта Холла в целом имеют очень хорошую линейность в верхней области диапазона тока, но страдают от заметной нелинейности в области наименьшего/низкого тока. Например, от 25 до 600 А датчик может иметь точность 0,2%. Однако при падении тока ниже 15 А погрешности значительно увеличиваются. Некоторые современные датчики могут уже иметь степень компенсации. Для более высокой точности датчик может быть откалиброван в этой области низкого тока по эталону, создавая справочную таблицу или формулу коррекции. Если блок 100 дополнительно содержит процессор, процессор может быть сконфигурирован с возможностью обеспечения необходимой коррекции.Hall effect sensors generally have very good linearity in the upper current range, but suffer from noticeable non-linearity in the low/low current region. For example, from 25 to 600 A, the sensor may have an accuracy of 0.2%. However, when the current drops below 15 A, the errors increase significantly. Some modern sensors may already have a degree of compensation. For higher accuracy, the sensor can be calibrated in this low current region against a reference, creating a lookup table or correction formula. If block 100 further comprises a processor, the processor may be configured to provide the necessary correction.
Блок 100, изображенный на фиг. 1, дополнительно включает в себя первый датчик напряжения (не показан на фиг. 1), сконфигурированный и выполненный с возможностью измерения напряжения в диапазоне от 0 до 50 кВ между первым 210 и вторым 220 межсоединениями. Второй датчик напряжения (не изображен на фиг. 1) также предусмотрен, сконфигурирован и выполнен с возможностью измерения напряжения в диапазоне от 0 до 50 кВ между вторым 220 и третьим 230 межсоединениями, предпочтительно в диапазоне от 1 до 50 кВ, более предпочтительно от 5 до 45 кВ, наиболее предпочтительно от 5 до 22 кВ.Block 100 shown in FIG. 1 further includes a first voltage sensor (not shown in FIG. 1) configured and configured to measure a voltage in the range of 0 to 50 kV between the first 210 and second 220 interconnects. A second voltage sensor (not shown in FIG. 1) is also provided, configured and configured to measure voltage in the range of 0 to 50 kV between the second 220 and third 230 interconnections, preferably in the range of 1 to 50 kV, more preferably 5 to 45 kV, most preferably 5 to 22 kV.
Изобретение основано на понимании того, что во многих случаях достаточно одновременно измерить только два напряжения и два тока, чтобы получить точное измерение состояния потока энергии по линии электропередачи. Во многих случаях также нет необходимости проводить измерения относительно земли или нейтрали, чтобы получить точное измерение состояния.The invention is based on the understanding that in many cases it is sufficient to measure only two voltages and two currents at the same time in order to obtain an accurate measurement of the power flow state of a transmission line. In many cases, it is also not necessary to measure with respect to ground or neutral to obtain an accurate condition measurement.
Опционально, электронная схема, содержащаяся в блоке 100, может быть разделена на одну или более высоковольтных цепей 400 и одну или более низковольтных цепей 500. Высоковольтная цепь 400 содержит по меньшей мере одно прямое электрическое соединение для питания от компонента или устройства по меньшей мере к одному межсоединению 210, 220, 230, несущему высокое напряжение. Низковольтная цепь 500 не имеет прямого соединения для питания.Optionally, the electronic circuitry contained in block 100 may be divided into one or more high voltage circuits 400 and one or more low voltage circuits 500. High voltage circuit 400 includes at least one direct electrical connection for power from a component or device to at least one interconnect 210, 220, 230 carrying high voltage. The low voltage circuit 500 does not have a direct power connection.
Обычно для высоковольтной цепи 400 требуется более высокая степень изоляции. Разделив схему на одну или более высоковольтных цепей 400 и одну или более низковольтных цепей 500, требуется меньшая изоляция для блока 100 в целом, поскольку компоненты низковольтной цепи 500 нуждаются в меньшей изоляции.Normally, the high voltage circuit 400 requires a higher degree of insulation. By dividing the circuit into one or more high voltage circuits 400 and one or more low voltage circuits 500, less insulation is required for the assembly 100 as a whole, since the components of the low voltage circuit 500 need less insulation.
- 4 040726- 4 040726
Дополнительно или в качестве альтернативы разделение схемы на два модуля (цепи) обеспечивает большую гибкость в расположении цепей. Например, высоковольтная цепь 400 может быть установлена в пространстве между двумя соседними межсоединениями 210, 220, 230, а низковольтная цепь 500 может быть установлена непосредственно над или под межсоединением 210, 220, 230.Additionally or alternatively, dividing the circuit into two modules (networks) provides more flexibility in the layout of the nets. For example, high voltage circuit 400 may be installed in the space between two adjacent interconnects 210, 220, 230, and low voltage circuit 500 may be installed directly above or below interconnect 210, 220, 230.
Одновременное измерение двух значений тока и двух значений напряжения трех высоковольтных проводников 310, 320, 330 обеспечивает точное и полное измерение трехфазной мощности, выполняемое с использованием метода цепи Арона или метода двух измерителей мощности.The simultaneous measurement of two currents and two voltages of the three high voltage conductors 310, 320, 330 provides an accurate and complete three-phase power measurement using the Aron circuit method or the two power meter method.
Два измеренных значения тока - это токи, проходящие через первый высоковольтный проводник 310 (в большинстве случаев тот же ток будет проходить через первое межсоединение 210); и токи, проходящие через второй высоковольтный проводник 330 (в большинстве случаев ток через третье межсоединение 230).The two measured currents are the currents passing through the first high voltage conductor 310 (in most cases the same current will pass through the first interconnect 210); and currents passing through the second high voltage conductor 330 (in most cases, the current through the third interconnect 230).
Два измеренных напряжения - это напряжение между первым высоковольтным проводником 310 и вторым высоковольтным проводником 320 (в большинстве случаев напряжение между первым межсоединением 210 и вторым межсоединением 220); и напряжение между третьим высоковольтным проводником 330 и вторым высоковольтным проводником 320 (в большинстве случаев напряжение между третьим межсоединением 230 и вторым межсоединением 220).The two measured voltages are the voltage between the first high voltage conductor 310 and the second high voltage conductor 320 (in most cases, the voltage between the first interconnect 210 and the second interconnect 220); and a voltage between the third high voltage conductor 330 and the second high voltage conductor 320 (in most cases, the voltage between the third interconnect 230 and the second interconnect 220).
По этим значениям можно рассчитать общую трехфазную активную, реактивную и/или полную мощность. Дополнительно или альтернативно может быть рассчитана активная, реактивная и/или полная энергия.From these values, the total three-phase active, reactive and/or apparent power can be calculated. Additionally or alternatively, active, reactive and/or apparent energy can be calculated.
На фиг. 2 представлена упрощенная электрическая схема блока 100 отслеживания тока и напряжения в соответствии с изобретением.In FIG. 2 is a simplified electrical diagram of the current and voltage tracking unit 100 in accordance with the invention.
Схема может состоять из одной цепи или, опционально, она может быть разделена на высоковольтную цепь 400 и низковольтную цепь 500.The circuit may consist of a single circuit or, optionally, it may be divided into a high voltage circuit 400 and a low voltage circuit 500.
Также может быть преимущественным предусмотреть более одной высоковольтной цепи 400 и более одной низковольтной цепи 500 - используя преимущества модульности может быть легче перенастроить, модернизировать или отремонтировать существующий блок 100 или обеспечить индивидуальные блоки 100. Например, высоковольтная цепь 400 включает в себя датчики как тока, так и напряжения. Если требуется более высокий класс точности, может быть достаточным заменить только высоковольтную цепь 400. Низковольтная цепь 500 может быть сохранена.It may also be advantageous to provide more than one high voltage circuit 400 and more than one low voltage circuit 500 - taking advantage of modularity it may be easier to reconfigure, upgrade or repair an existing unit 100 or provide individual units 100. For example, high voltage circuit 400 includes both current and and tension. If a higher accuracy class is required, it may be sufficient to replace only the high voltage circuit 400. The low voltage circuit 500 may be retained.
В изображенном примере блок 100 содержит две высоковольтных цепи 400 и две низковольтных цепи 500, как показано, имеется первая высоковольтная цепь 400/низковольтная цепь 500, электрически соединенная с первым межсоединением 210 и вторым межсоединением 220. Также имеется вторая высоковольтная цепь 400/низковольтная цепь 500, соединенная с третьим межсоединением 230 и вторым межсоединением 220. Электрические соединения с высоковольтными проводниками 310, 320, 330 являются такими же, как показано на фиг. 1, однако для ясности показаны только два полюса для каждого межсоединения 210, 220, 230. Эти полюса при использовании подключаются к разделенным концам высоковольтных проводников 310, 320, 330, как показано на фиг. 1. Первая высоковольтная цепь 400/низковольтная цепь 500 и вторая высоковольтная цепь 400/низковольтная цепь 500 изображены, по существу, идентичными. Однако они могут быть сконфигурированы и размещены отдельно, например, для оптимизации выполняемых измерений - если ниже приводится альтернатива, каждая высоковольтная цепь 400/низковольтная цепь 500 может содержать тот же вариант или другой вариант.In the illustrated example, block 100 comprises two high voltage circuits 400 and two low voltage circuits 500, as shown, there is a first high voltage circuit 400/low voltage circuit 500 electrically connected to the first interconnection 210 and the second interconnection 220. There is also a second high voltage circuit 400/low voltage circuit 500 connected to the third interconnect 230 and the second interconnect 220. The electrical connections to the high voltage conductors 310, 320, 330 are the same as shown in FIG. 1, however, for clarity, only two poles are shown for each interconnection 210, 220, 230. These poles, in use, are connected to the split ends of the high voltage conductors 310, 320, 330 as shown in FIG. 1. The first high voltage circuit 400/low voltage circuit 500 and the second high voltage circuit 400/low voltage circuit 500 are shown to be substantially identical. However, they can be configured and placed separately, for example, to optimize the measurements performed - if an alternative is given below, each high voltage circuit 400/low voltage circuit 500 may contain the same variant or a different variant.
Каждая высоковольтная цепь 400 содержит источник 450 питания, сконфигурированный и выполненный с возможностью преобразования электрической энергии по меньшей мере от одного межсоединения 310, 320, 330 в напряжение, подходящее для питания компонентов и устройств, содержащихся в низковольтной цепи 500 напряжения.Each high voltage circuit 400 includes a power source 450 configured and configured to convert electrical energy from at least one interconnection 310, 320, 330 to a voltage suitable for powering the components and devices contained in the low voltage circuit 500.
Эта энергия поступает от трехфазной линии электропередачи и приводит к автономному питанию блока 100. Как показано, выпрямительный мост и стабилитрон могут использоваться для обеспечения постоянного напряжения приблизительно 3,3 В. Однако любое подходящее напряжение может быть постоянным и/или переменным, например ±5 В, ±6 В, ±9 В, ±12 В. Источник питания также может генерировать более одного напряжения.This energy is supplied from a three-phase power line and results in self-powered unit 100. As shown, a rectifier bridge and a zener diode can be used to provide a DC voltage of approximately 3.3 V. However, any suitable voltage can be DC and/or AC, such as ±5 V , ±6V, ±9V, ±12V. The power supply can also generate more than one voltage.
Более конкретно, первая высоковольтная цепь 400 подключена между первым 210 и вторым 220 межсоединениями. Источник 450 питания преобразует электрическую энергию из второго межсоединения 220 относительно первого межсоединения 210 в напряжение, здесь 3,3 В. Это напряжение для низковольтной цепи 500 составляет 3,3 В относительно напряжения на первом межсоединении 210.More specifically, the first high voltage circuit 400 is connected between the first 210 and second 220 interconnects. The power supply 450 converts electrical energy from the second interconnect 220 relative to the first interconnect 210 to a voltage, here 3.3 V. This voltage for the low voltage circuit 500 is 3.3 V relative to the voltage at the first interconnect 210.
Точно так же вторая высоковольтная цепь 400 подключена между третьим 230 и вторым 220 межсоединениями. Источник 450 питания преобразует электрическую энергию из второго межсоединения 220 относительно третьего межсоединения 230 в напряжение, здесь 3,3 В. Это напряжение для низковольтной цепи 500 составляет 3,3 В относительно напряжения на третьем межсоединении 230.Similarly, the second high voltage circuit 400 is connected between the third 230 and second 220 interconnects. The power supply 450 converts the electrical power from the second interconnect 220 relative to the third interconnect 230 into a voltage, here 3.3V. This voltage for the low voltage circuit 500 is 3.3V relative to the voltage on the third interconnect 230.
Дополнительно или в качестве альтернативы может быть предусмотрен внутренний источник пита- 5 040726 ния, такой как аккумулятор. Это позволяет осуществлять непрерывный мониторинг, даже если линия электропередачи не работает (т.е. если поток электроэнергии прерывается).Additionally or alternatively, an internal power source such as a battery may be provided. This allows continuous monitoring even if the power line is down (ie if the power flow is interrupted).
Может быть выгодным предоставить перезаряжаемую батарею и источник 450 питания, сконфигурированный и выполненный с возможностью обеспечения напряжения и/или тока, подходящих для зарядки батареи.It may be advantageous to provide a rechargeable battery and a power supply 450 configured and configured to provide a voltage and/or current suitable for charging the battery.
Дополнительно или альтернативно источник 450 питания может быть сконфигурирован с возможностью преобразования магнитной энергии, генерируемой током, протекающим по меньшей мере через одно межсоединение 310, 320, 330.Additionally or alternatively, power supply 450 may be configured to convert magnetic energy generated by current flowing through at least one interconnect 310, 320, 330.
Датчик тока, как описано выше для фиг. 1. Для этого примера либо первый датчик 610 тока, сконфигурированный и выполненный с возможностью считывания и измерения тока через первое межсоединение 210, содержащееся в первой высоковольтной цепи 400; или второй датчик 630 тока, сконфигурированный и выполненный с возможностью считывания и измерения тока через второе межсоединение 230, содержащееся во второй высоковольтной цепи 400;The current sensor as described above for FIG. 1. For this example, either a first current sensor 610 configured and configured to read and measure current through the first interconnect 210 contained in the first high voltage circuit 400; or a second current sensor 630 configured and configured to read and measure the current through the second interconnect 230 contained in the second high voltage circuit 400;
датчик напряжения, как описано выше для фиг. 1. Для этого примера либо первый датчик 710 напряжения, сконфигурированный и выполненный с возможностью измерения напряжения в диапазоне от 0 до 50 кВ между первым 210 и вторым 220 межсоединениями, содержащимся в первой высоковольтной цепи 400; или второй датчик 730 напряжения также предусмотрен, сконфигурирован и выполнен с возможностью измерения напряжения в диапазоне от 0 до 50 кВ между третьим 230 и вторым 220 межсоединениями, содержащимся во второй высоковольтной цепи 400.voltage sensor as described above for FIG. 1. For this example, either a first voltage sensor 710 configured and configured to measure a voltage in the range of 0 to 50 kV between the first 210 and second 220 interconnections contained in the first high voltage circuit 400; or a second voltage sensor 730 is also provided, configured and configured to measure a voltage in the range of 0 to 50 kV between the third 230 and second 220 interconnections contained in the second high voltage circuit 400.
Как изображено, может быть предусмотрен делитель напряжения, так что центральное соединение между двумя резисторами делителя предоставляет сигнал, имеющий известную взаимосвязь с фактической разностью напряжений между первым 210 и вторым 220 межсоединениями (для первой высоковольтной цепи 400), или третьим 230 и вторым 220 межсоединениями. В случае делителя сигнал представляет собой сигнал напряжения, значительно уменьшенный по амплитуде, который напоминает напряжение, измеренное между межсоединениями 210 и 220 или между 230 и 220.As shown, a voltage divider may be provided so that the center connection between the two resistors of the divider provides a signal having a known relationship to the actual voltage difference between the first 210 and second 220 interconnects (for the first high voltage circuit 400), or the third 230 and second 220 interconnects. In the case of a divider, the signal is a voltage signal greatly reduced in amplitude, which resembles the voltage measured between interconnects 210 and 220, or between 230 and 220.
Сигнал, представляющий разность напряжений, подается в низковольтную цепь 500 для измерения.A signal representing the voltage difference is applied to the low voltage circuit 500 for measurement.
Каждая низковольтная цепь 500 содержит измерительную IC 510 или процессор измерения энергии (EMP).Each low voltage circuit 500 contains a measurement IC 510 or an energy measurement processor (EMP).
Она получает питание от источника 450 питания высоковольтной цепи 400, принимает сигнал от датчика 710, 730 напряжения и сигнал от датчика 610, 630 тока и находится в связи с процессором 520.It receives power from the power supply 450 of the high voltage circuit 400, receives the signal from the voltage sensor 710, 730 and the signal from the current sensor 610, 630, and is in communication with the processor 520.
Компоненты и устройства в низковольтной цепи 500 также получают питание с плавающим потенциалом. В первой низковольтной цепи 500 питание от источника 450 питания подается относительно первого межсоединения 210. Во второй низковольтной цепи 500 питание от источника 450 питания подается относительно третьего межсоединения 230.Components and devices in the low voltage circuit 500 are also supplied with floating potential. In the first low voltage circuit 500, power from the power supply 450 is supplied relative to the first interconnect 210. In the second low voltage circuit 500, power from the power source 450 is supplied relative to the third interconnect 230.
Цифровой процессор 520 или микроконтроллерный блок (MCU).520 digital processor or microcontroller unit (MCU).
Он получает питание от источника 450 питания высоковольтной цепи 400 - в первой низковольтной цепи 500, питание подается относительно первого межсоединения 210. Во второй низковольтной цепи 500 питание подается относительно третьего межсоединения 230.It is powered by the power source 450 of the high voltage circuit 400 - in the first low voltage circuit 500, power is supplied relative to the first interconnect 210. In the second low voltage circuit 500, power is supplied relative to the third interconnect 230.
Цифровой процессор 520 связан с измерительной IC 510 и дополнительным интерфейсом 800 передачи данных. Процессор 520 может дополнительно содержать цифровую память. Процессор 520 может быть сконфигурирован с возможностью управления и обеспечения, например, фиксированных, переменных и/или регулярных интервалов измерения тока и напряжения - измерения гармоник как минимум на одном высоковольтном проводнике 310, 320, 330;The digital processor 520 is connected to the measurement IC 510 and an additional communication interface 800. Processor 520 may further include digital memory. Processor 520 may be configured to control and provide, for example, fixed, variable, and/or regular current and voltage measurement intervals - harmonic measurements on at least one high voltage conductor 310, 320, 330;
обнаружения и указания короткого замыкания хотя бы в одном высоковольтном проводнике 310, 320, 330;detecting and indicating a short circuit in at least one high voltage conductor 310, 320, 330;
отслеживания и/или сигнализации пороговых значений;tracking and/or signaling thresholds;
обнаружения и индикации неисправностей, опционально, блок 100 измерения может дополнительно содержать индикатор прохождения неисправности;fault detection and indication, optionally, the measurement unit 100 may further comprise a fault progress indicator;
срабатывания одного или более реле безопасности для прерывания потока электрической энергии по меньшей мере к одному высоковольтному проводнику 310, 320, 330;operating one or more safety relays to interrupt the flow of electrical energy to at least one high voltage conductor 310, 320, 330;
интенсивной обработки данных, такой как постобработка, профилирование нагрузки, время использования и анализ обесточенных линий.intensive data processing such as post-processing, load profiling, time of use and dead line analysis.
Дополнительный интерфейс 800 передачи данных.Additional interface 800 data.
Он получает питание от источника 450 питания высоковольтной цепи 400 - в первой низковольтной цепи 500, питание подается относительно первого межсоединения 210. Во второй низковольтной цепи 500 питание подается относительно третьего межсоединения 230.It is powered by the power source 450 of the high voltage circuit 400 - in the first low voltage circuit 500, power is supplied relative to the first interconnect 210. In the second low voltage circuit 500, power is supplied relative to the third interconnect 230.
Интерфейс 800 передачи данных связан с процессором 520. Кроме того, он сконфигурирован и выполнен с возможностью связи с дополнительным блоком (не показан), таким как базовая станция, и/или блок дистанционного отслеживания, и/или блок дистанционного управления. Преимущественно он сконфигурирован так, чтобы быть совместимым с одним или более общепринятыми промышленными интерфейсами. Могут использоваться проводные сети, такие как RS-485, RS-232 и/или Ethernet или дру- 6 040726 гие (например, PROFIBUS). Также может использоваться форма связи с гальванической развязкой, такая как оптическая или радио. Также могут использоваться беспроводные сети, такие как GSM, Bluetooth и/или Wi-Fi. Это позволяет эффективно использовать интеллектуальный учет.The communication interface 800 is coupled to the processor 520. It is also configured and configured to communicate with an additional unit (not shown) such as a base station and/or a remote monitoring unit and/or a remote control unit. Preferably, it is configured to be compatible with one or more common industrial interfaces. Wired networks such as RS-485, RS-232 and/or Ethernet or others (eg PROFIBUS) can be used. A form of electrically isolated communication, such as optical or radio, may also be used. Wireless networks such as GSM, Bluetooth and/or Wi-Fi may also be used. This allows you to effectively use smart accounting.
Опционально, может быть обеспечена двусторонняя связь, позволяющая управлять и/или конфигурировать блок 100 удаленно.Optionally, two-way communication can be provided to allow the unit 100 to be controlled and/or configured remotely.
Еще одно преимущество отдельной низковольтной цепи 500 состоит в том, что ее можно заменить отдельно от высоковольтной цепи 400, что может сэкономить время и может быть дешевле. Это особенно выгодно, когда пользователь обновляет или модифицирует свою сеть. Например, из кабельной сети в беспроводную сеть.Another advantage of a separate low voltage circuit 500 is that it can be replaced separately from the high voltage circuit 400, which can save time and can be cheaper. This is especially beneficial when the user upgrades or modifies their network. For example, from a cable network to a wireless network.
Как описано, блок 100 измерения может быть сконфигурирован с возможностью срабатывания реле безопасности - оно может содержаться в самом блоке 100, сконфигурированное с возможностью прерывания потока энергии через одно или более межсоединений 210, 220, 230. Реле также может быть расположено снаружи блока, сконфигурировано и размещено так, чтобы прерывать поток энергии через один или более высоковольтных проводников 310, 320, 330.As described, the metering unit 100 may be configured to actuate a safety relay - it may be contained in the unit 100 itself, configured to interrupt the flow of power through one or more interconnections 210, 220, 230. The relay may also be located external to the unit, configured and placed so as to interrupt the flow of energy through one or more high voltage conductors 310, 320, 330.
Опционально, блок 100 может дополнительно содержать третий датчик 620 тока, сконфигурированный и выполненный с возможностью измерения тока через второе межсоединение 220. Аналогично первому 610 и второму 620 датчикам тока, третий датчик 620 тока может быть шунтирующим датчиком для измерения тока в диапазоне от 0 до 200 А, датчиком Холла для измерения тока в диапазоне от 0 до 1000 А, датчиком тока с поясом Роговского для измерения тока в диапазоне от 0 до 100 кА, особенно для измерения тока выше 200 А, особенно выше 500 А, или трансформатором тока, например трансформатором тока с наносердечником, для измерения тока в диапазоне от 0 до 500 А.Optionally, the block 100 may further comprise a third current sensor 620 configured and configured to measure current through the second interconnect 220. Like the first 610 and second 620 current sensors, the third current sensor 620 may be a shunt current sensor for measuring current in the range of 0 to 200 A, Hall sensor for current measurement in the range of 0 to 1000 A, Rogowski coil current sensor for current measurement in the range of 0 to 100 kA, especially for measuring currents above 200 A, especially above 500 A, or a current transformer, such as a transformer current with a nanocore, for measuring current in the range from 0 to 500 A.
Таким образом, предоставляется интегрированный блок 100 измерения тока, напряжения, мощности и энергии, который выполняет точное (с точностью от 0,05 до 1%) измерение этих электрических параметров в одном устройстве линий электропередач или подстанций среднего и высокого напряжения при номинальном напряжении 3 кВ и выше, предпочтительно 6 кВ и выше.Thus, an integrated current, voltage, power and energy measurement unit 100 is provided that performs accurate (with an accuracy of 0.05 to 1%) measurement of these electrical parameters in a single device of medium and high voltage power lines or substations at a rated voltage of 3 kV. and above, preferably 6 kV and above.
Блок 100 измерения может быть установлен непосредственно на всех трех фазах подстанции, например, с собственным внутренним источником питания и без заземления. Фактические измерения выполняются между фазами. Ток может быть измерен с помощью датчика Холла, шунтирующего датчика, датчика тока с поясом Роговского или трансформатора тока, например трансформатора тока с наносердечником. Напряжение можно быть измерено с помощью делителя напряжения. Все датчики и электроника питаются от внутреннего источника питания. Основываясь на высокой точности, устройство может выполнять как коммерческий учет энергии, так и измерения/мониторинг электрических параметров в технических целях (например, колебания напряжения или тока). Такие особенности важны для энергосистем с высоким уровнем проникновения переменных возобновляемых источников энергии, таких как солнечная или ветряная установка.The measurement unit 100 can be installed directly on all three phases of the substation, for example with its own internal power supply and without earthing. The actual measurements are made between phases. The current can be measured with a Hall sensor, a shunt sensor, a Rogowski coil current sensor, or a current transformer such as a nanocore current transformer. Voltage can be measured using a voltage divider. All sensors and electronics are powered by an internal power supply. Based on its high accuracy, the device can perform both commercial energy metering and technical measurement/monitoring of electrical parameters (eg voltage or current fluctuations). Such features are important for power systems with a high level of penetration of variable renewable energy sources, such as solar or wind power.
Предпочтительно блок 100 измерения соответствует одному или более стандартам IEC на современное оборудование подстанции, включающих в себя наиболее важные тесты BIL (в настоящее время оборудование до 22 кВ).Preferably, the measurement unit 100 complies with one or more IEC standards for modern substation equipment, including the most important BIL tests (currently equipment up to 22 kV).
Например, стандарт IEC 60071-1:2006+AMD1:2010 CSV по требованиям к изоляции;For example, IEC 60071-1:2006+AMD1:2010 CSV for insulation requirements;
стандарт IEC 60060-3:2006 или IEC 60060-2:2010 по методам высоковольтных испытаний для указанных уровней напряжения в соответствии со стандартом IEC 60060-1:2006;IEC 60060-3:2006 or IEC 60060-2:2010 for high voltage test methods for specified voltage levels in accordance with IEC 60060-1:2006;
стандарт IEC 62475:2010 по сильноточным испытаниям;IEC 62475:2010 high current test standard;
измерение двух значений тока в соответствии со стандартом IEC 61869-2:2012 класса точности 0,5 S или 0,2 S и IEC 62053-22, как определено в разделе Оборудование для измерения электроэнергии (переменного тока). Особые требования - часть 22: Статические счетчики активной энергии (классы 0,2 S и 0,5 S) с 2003 г.; и/или измерение двух значений напряжения в соответствии со стандартом IEC 61869-3:2012, класс точности 0,5 или 0,2 и стандартом IEC 62053-22, как определено в Оборудование для измерения электроэнергии (переменного тока) - Особые требования - часть 22: Статические счетчики активной энергии (классы 0,2 S и 0,5 S) с 2003 г.;measurement of two currents in accordance with IEC 61869-2:2012 accuracy class 0.5 S or 0.2 S and IEC 62053-22 as defined in Electricity (alternating current) measurement equipment. Special requirements - part 22: Static active energy meters (classes 0.2 S and 0.5 S) since 2003; and/or measurement of two voltages in accordance with IEC 61869-3:2012, accuracy class 0.5 or 0.2 and IEC 62053-22 as defined in Electricity Measurement Equipment (AC) - Particular Requirements - Part 22: Static active energy meters (classes 0.2 S and 0.5 S) since 2003;
в целом соответствует семейству IEC 61869 для измерительных трансформаторов и IEC 62271200:2011 для распределительных устройств переменного тока в металлическом корпусе и аппаратуры управления для номинальных напряжений от 1 до 52 кВ включительно.generally complies with IEC 61869 for instrument transformers and IEC 62271200:2011 for metal-encased a.c. switchgear and controlgear for rated voltages from 1 to 52 kV inclusive.
Также может быть полезным измерять дополнительное напряжение:It may also be useful to measure the additional voltage:
напряжение между первым высоковольтным проводником 310 и третьим высоковольтным проводником 330 (в большинстве случаев напряжение между первым межсоединением 210 и третьим межсоединением 230).the voltage between the first high voltage conductor 310 and the third high voltage conductor 330 (in most cases, the voltage between the first interconnect 210 and the third interconnect 230).
Список номеров ссылок на чертежах.List of reference numbers in drawings.
100 - Блок измерения,100 - Measurement unit,
150 - изоляционный кожух,150 - insulating casing,
210 - первое электрическое межсоединение,210 - first electrical interconnect,
--
Claims (23)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH00089/19 | 2019-01-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA040726B1 true EA040726B1 (en) | 2022-07-21 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11977105B2 (en) | Current and voltage measuring unit | |
| CN103293443B (en) | A kind of distribution network overhead line Earth design method | |
| AU2012203278B2 (en) | Directional detection of a resistive earth fault and of breaking of a medium-voltage conductor | |
| US20090309754A1 (en) | Wireless current transformer | |
| US20140028463A1 (en) | Methods and systems for detection of sensor tampering | |
| CN103840437A (en) | Quick diagnostic and processing method of power distribution network ferromagnetic resonance and one-phase earth faults | |
| JP2011200024A (en) | Leakage detector of low voltage power distribution system | |
| CN105467192B (en) | A kind of method for measuring current conversion station ground potential and rising | |
| CN105891604B (en) | A kind of circuit impedance method and test macro measuring transmission tower impedance ground | |
| CN205539205U (en) | Measure transmission tower earth impedance's return circuit impedance test system | |
| FI130150B (en) | Method and apparatus for fault detection in distribution grid | |
| CN103487725B (en) | A kind of overhead distribution earth fault indicating device based on zero-sequence component method | |
| Nordman et al. | A wireless sensor concept for managing electrical distribution networks | |
| CN204228885U (en) | The multipoint earth faults on-line computing model of electric system common return | |
| CN203587736U (en) | Overhead distributing line ground fault indicating device based on zero-sequence component method | |
| CN105203886A (en) | Capacitive type current transformer online detection device and method | |
| EA040726B1 (en) | CURRENT AND VOLTAGE MEASUREMENT UNIT | |
| CN205176158U (en) | Electric capacity type current transformer on -line measuring device | |
| CN214473697U (en) | Distribution lines online fault monitoring device and system | |
| CN112398104B (en) | Comprehensive monitoring protection system for insulation, arc light and line selection of power distribution network | |
| JPH09101340A (en) | Intermittent ground fault position locating method and insulation deterioration monitoring method in power distribution system | |
| Pakonen et al. | A novel concept of secondary substation monitoring: Possibilities and challenges | |
| Farughian et al. | Technical requirements for practical implementation of fault passage indication | |
| CN110514904A (en) | Insulating resistance measuring early warning system | |
| Burkhardt et al. | A Novel Method for Earth Fault Direction Detection in Compensated Networks |