PL207888B1 - Układ przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych z izolowanym punktem zerowym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych z izolowanym punktem zerowym, uniwersalnego dla napięć znamionowych w zakresie 230V, 500V lub 1000V, zwłaszcza w podziemiach kopalń z zagrożeniem metanowym, dla sprawnego i bezpiecznego przeprowadzenia zgodnie z obowiązującymi normami i przepisami kontroli stanu izolacji sieci energetycznych, pomiarów napięcia i prądu płynącego w badanej sieci energetycznej, pomiaru temperatur wybranych obiektów oraz zdalnego sterowania przez dwa niezależne obwody iskrobezpieczne wraz z dostępem do uzyskanych wyników pomiarowych do pami ęci nieulotnej.

Dotychczas brak jest odpowiednich rozwiązań układów przyrządów przystosowanych do kontroli i pomiaru stanu sieci energetycznych z izolowanym punktem zerowym, a które byłyby uniwersalne dla stosowania przy napięciach znamionowych w zakresie 230V, 500V lub 1000V zarówno na powierzchni, jak i w podziemiach kopalń z zagrożeniem metanowym, a równocześnie byłyby w pełni sprawne i skuteczne dla przeprowadzenia wymaganej przez obowiązujące normy i przepisy kontroli i nadzoru stanu izolacji sieci energetycznej, pomiarów napięć i prądów tej sieci energetycznej oraz pomiarów temperatur wybranych obiektów wraz z dostępem do uzyskanych wyników pomiarowych.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr 183623 rozwiązanie sposobu i układu do pomiaru rezystancji upływności obwodów sieci baterii prądu stałego względem ziemi. Sposób pomiaru rezystancji upływności polega na tym, że mierzy się rezystancję rzeczywistą, eliminując wpływ reaktancji pojemnościowej sieci za pomocą generatora o przebiegu okresowym, którego charakterystyka napięciowa impulsu jest eksponencjalnie modelowana, odwzorowując proces rozładowania pojemności obiektu, zaś pole powierzchni tego impulsu jest proporcjonalne do mierzonej rezystancji. W powyższym opisie patentowym przedstawiono również układ do pomiaru rezystancji upływności obwodów sieci baterii prądu stałego względem ziemi.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego nr 186785 rozwiązanie układu do pomiaru rezystancji, zbudowanego z dwóch dzielników napięcia, z których jeden składa się z dwóch rezystorów, a drugi wykonany jest jako nastawny iloczynowy przetwornik cyfrowo-analogowy. Koniec pierwszego rezystora z dzielnika rezystorowego i wejście iloczynowego przetwornika są połączone wzajemnie oraz z jednym biegunem źródła napięcia, a drugi biegun tego źródła połączony jest z końcem drugiego rezystora w dzielniku rezystorowym, z masą przetwornika oraz z masą całego układu. Pozostałe końce rezystorów z dzielnika rezystorowego są połączone wzajemnie i dołączone do jednego z wejść wzmacniacza różnicowego, do którego drugiego wejścia dołączone jest wyjście przetwornika. Wyjście wzmacniacza różnicowego połączone jest z wejściem komperatorów, okienkowego i znaku, z których sygnały wyjściowe są przesyłane do układu sterującego połączonego z wejściem przetwornika.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr 186786 rozwiązanie układu do pomiaru impedancji, zawierającego dwie impedancje, pierwszą i drugą, pomiędzy którymi znajduje się wzmacniacz odwracający fazę, przy czym wejście tego wzmacniacza połączone jest z końcem drugiej impedancji i jednym końcem źródła napięcia, a wyjście z końcem pierwszej impedancji. Drugi koniec pierwszej impedancji połączony jest z trzecią impedancją, a drugi koniec drugiej impedancji z czwartą impedancją. Pozostałe końce trzeciej i czwartej impedancji połączone są wzajemnie i z drugim końcem źródła napięcia oraz z wejściem nieodwracającym wzmacniacza operacyjnego, którego wejście odwracające połączone jest z końcami rezystorów piątego i szóstego wzajemnie połączonych. Drugie końce rezystorów piątego i szóstego połączone są odpowiednio z punktem wspólnym impedancji pierwszej i trzeciej oraz z punktem wspólnym impedancji drugiej i czwartej. Wyjście wzmacniacza operacyjnego połączone jest za pośrednictwem siódmego rezystora z jego wejściem odwracającym.

Także znane jest z polskiego opisu patentowego nr 203595 rozwiązanie układu miernika mikroprocesorowego do pomiaru baterii akumulatorowych, zwłaszcza trakcyjnych, umożliwiającego wykonanie pomiarów parametrów elektrycznych i temperatury, zwłaszcza elektrolitu baterii akumulatorowych trakcyjnych w podziemiach kopalń z zagrożeniem metanowym. Układ miernika mikroprocesorowego zawiera zestaw przekaźników przełączających napięcie z gniazd pomiarowych, przyłączony posobnie poprzez obwody rezystancyjnego dzielnika napięcia i układu zmiany polaryzacji napięcia do obwodu wejściowego układu kluczującego napięcia, do którego drugiego obwodu wyjściowego jest przyłączony mostek rezystancyjny pomiaru temperatury z sondą temperaturową. Natomiast obwód wyjściowy układu kluczującego napięcia jest przyłączony posobnie poprzez obwody wzmacniacza operacyjnego o regulowanym wzmocnieniu, układu próbkująco-pamiętającego i przetwornika analogowo-cyfrowego do obwodu wejściowego układu mikrokontrolera z pamięcią nieulotną, połączonego

PL 207 888 B1 odpowiednio z obwodami wyświetlacza ciekłokrystalicznego z podświetleniem i obwodami klawiatury miernika oraz ze złączem szeregowym RS232C do podłączenia do komputera.

Opisane powyżej oraz inne znane i stosowane rozwiązania sposobów i układów pomiarowych umożliwiają jedynie dokonywanie pomiarów parametrów elektrycznych kontrolowanych obiektów lub układów elektrycznych, lecz wykazują pewne niedogodności, ograniczające możliwości ich stosowania dla szybkiego i sprawnego przeprowadzenia kontroli i pomiarów stanu sieci energetycznych, zwłaszcza z izolowanym punktem zerowym o napięciu znamionowym w zakresie 230V, 500V lub 1000V zgodnie z obowiązującymi przepisami i normami, w tym szczególnie pomiarów napięcia i prądu płynącego w badanej sieci energetycznej oraz pomiaru temperatur wybranych obiektów, wraz z dostępem do zarejestrowanych wyników pomiarowych.

Powyższe niedogodności zostały wyeliminowane przez nowe rozwiązanie układu przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych z izolowanym punktem zerowym, dla napięć w zakresie 230V, 500V lub 1000V, zwłaszcza w podziemiach kopalń z zagrożeniem metanowym, zawierającego moduł mikroprocesora, podłączonego swym modułem zasilania do napięcia wejściowego 230V. Zgodnie z wynalazkiem układ ma moduł mikroprocesora pomiarowo-kontrolnego przyłączony swym jednym obwodem wejściowym równolegle do obwodu wyjściowego modułu pomiaru prądu, do obwodu wyjściowego członu blokującego modułu pomiaru rezystancji oraz do obwodu wyjściowego członu centralnego modułu pomiaru rezystancji, zaś swym drugim obwodem wejściowym do obwodu wyjściowego modułu pomiaru napięcia, natomiast swym trzecim obwodem wejściowym do obwodu wyjściowego modułu sterowania. Obwód wejściowy modułu pomiaru prądu jest przyłączony równolegle z obwodem wejś ciowym czł onu blokują cego moduł u pomiaru rezystancji do obwodów przyłącza kontrolowanej sieci 230V, 500V lub 1000V, do którego poprzez dławik sztucznego zera jest podłączony obwód wejściowy członu centralnego modułu pomiaru rezystancji. Moduł mikroprocesora pomiarowokontrolnego jest sprzężony trwale swymi odpowiednimi obwodami z obwodami modułu pamięci serwisowej oraz z obwodami wyświetlacza ciekłokrystalicznego, zaś obwodami obustronnej transmisji sygnału jest połączony z modułem sterowania iskrobezpiecznego oraz z modułem komunikacji, natomiast swym obwodem wyjściowym jest podłączony do obwodu wejściowego modułu wykonawczego.

Moduł sterowania iskrobezpiecznego ma swoje obwody iskrobezpieczne przyłączone do obwodów sterowania zdalnego.

Moduł komunikacji ma swoje obwody wejściowe przyłączone do obwodów przemysłowej magistrali komunikacyjnej, korzystnie typu RS 485/422.

Moduł mikroprocesora pomiarowo-kontrolnego ma przyłączony swój obwód zasilający do obwodu wyjściowego modułu zasilania, podłączonego swym drugim obwodem wyjściowym do obwodu zasilającego modułu sterowania iskrobezpiecznego.

Zastosowanie układu przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych według wynalazku, zabudowanego w lekkiej obudowie o odpowiedniej odporności elektroizolacyjnej i udarowej umożliwia uzyskanie przenośnego małogabarytowego przyrządu pomiarowego, przystosowanego do warunków eksploatacyjnych w podziemiach kopalń z zagrożeniem metanowym, dla przeprowadzenia zgodnie z wymaganiami obowiązujących norm i przepisów kontroli stanu izolacji sieci energetycznej z izolowanym punktem zerowym z możliwością wyboru napięcia znamionowego tej sieci energetycznej w zakresie 230V, 500V lub 1000V. Celowe wprowadzenie mikroprocesorowego modułu pomiarowo-kontrolnego połączonego z odpowiednimi modułami pomiarowymi i sterowniczymi oraz modułami nadzoru i kontroli układu pozwala na możliwość wywołania sztucznego doziemienia sieci energetycznej dla potrzeb samokontroli układu pomiarowego, możliwość pomiaru napięcia badanej sieci energetycznej poprzez transformator pomocniczy, możliwość pomiaru prądu płynącego poprzez badaną sieć energetyczną przy pomocy przekładników prądowych oraz możliwość pomiaru temperatury wybranego obiektu wykonawczego. Równocześnie układ według wynalazku umożliwia prowadzenie zdalnego sterowania poprzez dwa niezależne obwody iskrobezpieczne oraz prowadzenie nadzoru układu poprzez przemysłową magistralę komunikacyjną RS 485/422, jak również prowadzenie zapisu do nieulotnej pamięci układu wszelkich zdarzeń zaistniałych podczas jego działania oraz dostęp do historii zdarzeń poprzez moduł pamięci serwisowej i zewnętrzne złącze serwisowe.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony schematycznie w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych z izolowanym punktem zerowym, przystosowanego do warunków eksploatacyjnych w podziemiach kopalń z zagroż eniem metanowym.

PL 207 888 B1

Układ przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych według wynalazku zawiera moduł mikroprocesora 1 pomiarowo-kontrolnego, który jest przyłączony swym jednym obwodem wejściowym równolegle do obwodu wyjściowego modułu pomiaru prądu 2, do obwodu wyjściowego członu blokującego 3a modułu pomiaru rezystancji 3 oraz do obwodu wyjściowego członu centralnego 3b modułu pomiaru rezystancji 3, zaś swym drugim obwodem wejściowym do obwodu wyjściowego modułu pomiaru napięcia 4, natomiast swym trzecim obwodem wejściowym do obwodu wyjściowego modułu sterowania 5. Moduł mikroprocesora 1 pomiarowo kontrolnego jest sprzężony trwale swymi obwodami z obwodami modułu pamięci serwisowej 6 z zewnętrznym złączem serwisowym 6a oraz z obwodami wyświetlacza ciekłokrystalicznego 7, zaś obwodami obustronnej transmisji sygnału jest połączony z modułem sterowania iskrobezpiecznego 8 oraz z modułem komunikacji 9, natomiast swym obwodem wyjściowym jest podłączony do obwodu wejściowego modułu wykonawczego 10. Obwód wejściowy modułu pomiaru prądu 2 jest przyłączony równolegle z obwodem wejściowym członu blokującego 3a modułu pomiaru rezystancji 3 do obwodów przyłącza 11 kontrolowanej sieci 230V, 500V lub 1000V, do którego poprzez dławik sztucznego zera 12 jest podłączony obwód wejściowy członu centralnego 3b modułu pomiaru rezystancji 3. Moduł mikroprocesora 1 pomiarowo-kontrolnego jest przyłączony swym obwodem zasilającym do obwodu wyjściowego modułu zasilania 13, podłączonego swym drugim obwodem wyjściowym do obwodu zasilającego modułu sterowania iskrobezpiecznego 8. Obwody iskrobezpieczne modułu sterowania iskrobezpiecznego 8 są przyłączone do zewnętrznych obwodów sterowania zdalnego 14 poprzez barierę galwaniczną. Obwody wejściowe modułu komunikacji 9 są przyłączone do zewnętrznych obwodów przemysłowej magistrali komunikacyjnej 15, korzystnie typu RS 485/422. Dostęp do historii zdarzeń następuje poprzez zewnętrzne złącze serwisowe 6a modułu pamięci serwisowej 6.

Układ przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych według wynalazku jest zabudowany w lekkiej obudowie przenośnej o odpowiedniej odporności elektroizolacyjnej i udarowej, stanowiąc małogabarytowy przyrząd kontrolno-pomiarowy z modułem mikroprocesora 1 pomiarowokontrolnego, podłączonym swym modułem zasilania 13 do napięcia wyjściowego 230V poprzez transformator pomocniczy przyłączony do badanej sieci energetycznej. Moduł pomiaru napięcia 4 posiada obwód rezystancyjnego dzielnika napięcia wraz z prostownikiem i przetwornikiem wartości skutecznej napięcia. Moduł pomiaru prądu 2 jest połączony w trójfazowej sieci energetycznej za pomocą przekładników prądowo-napięciowych wraz z prostownikami i przetwornikami wartości skutecznej napięcia. Moduł pomiaru rezystancji 3 składa się z członu blokującego 3a działającego na zasadzie pomiaru prądu stałego poprzez źródło napięciowe oraz z członu centralnego badającego sieć energetyczną poprzez dławik sztucznego zera 12, działającego na zasadzie pomiaru prądu stałego poprzez źródło prądowe. Moduł sterujący 5 jest zbudowany z przycisków monostabilnych oraz układu pomiaru temperatury metodą mostka rezystancyjnego. Układ wykonawczy 10 jest zbudowany z szeregu przekaźników sterujących zewnętrznymi układami.

Claims (4)

1. Układ przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych z izolowanym punktem zerowym, dla napięć w zakresie 230V, 500V lub 1000V, zwłaszcza w podziemiach kopalń z zagrożeniem metanowym, zawierający moduł mikroprocesora, podłączony swym modułem zasilania do napięcia wejściowego 230V, znamienny tym, że ma moduł mikroprocesora (1) pomiarowo-kontrolnego przyłączony swym jednym obwodem wejściowym równolegle do obwodu wyjściowego modułu pomiaru prądu (2), do obwodu wyjściowego członu blokującego (3a) modułu pomiaru rezystancji (3) oraz do obwodu wyjściowego członu centralnego (3b) modułu pomiaru rezystancji (3), a swym drugim obwodem wejściowym do obwodu wyjściowego modułu pomiaru napięcia (4), zaś swym trzecim obwodem wejściowym do obwodu wyjściowego modułu sterowania (5), natomiast obwód wejściowy modułu pomiaru prądu (2) ma przyłączony równolegle z obwodem wejściowym członu blokującego (3a) modułu pomiaru rezystancji (3) do obwodów przyłącza (11) kontrolowanej sieci 230V, 500V lub 1000V, do którego poprzez dławik sztucznego zera (12) ma podłączony obwód wejściowy członu centralnego (3b) modułu pomiaru rezystancji (3), przy czym moduł mikroprocesora (1) pomiarowo-kontrolnego jest sprzężony trwale swymi odpowiednimi obwodami z obwodami modułu pamięci serwisowej (6) oraz z obwodami wyświetlacza ciekłokrystalicznego (7), zaś obwodami obustronnej transmisji sygnału jest

PL 207 888 B1 połączony z modułem sterowania iskrobezpiecznego (8) oraz z modułem komunikacji (9), natomiast swój obwód wyjściowy ma podłączony do obwodu wejściowego modułu wykonawczego (10).

2. Układ przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych według zastrz. 1, znamienny tym, że ma moduł sterowania iskrobezpiecznego (8) przyłączony swymi obwodami iskrobezpiecznymi do zewnętrznych obwodów sterowania zdalnego (14).

3. Układ przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych według zastrz. 1, znamienny tym, że ma moduł komunikacji (8) przyłączony swymi obwodami wejściowymi do zewnętrznych obwodów przemysłowej magistrali komunikacyjnej (15), korzystnie typu RS 485/422.

4. Układ przyrządu do nadzoru i pomiaru stanu sieci energetycznych według zastrz. 1, znamienny tym, że ma moduł mikroprocesora (1) pomiarowo-kontrolnego przyłączony swym obwodem zasilającym do obwodu wyjściowego modułu zasilania (13), podłączonego swym drugim obwodem wyjściowym do obwodu zasilającego modułu sterowania iskrobezpiecznego (8).