RU100284U1 - DEVICE FOR MEASUREMENT AND PROCESSING OF ELECTRIC VALUES IN CHAINS WITH FULL Galvanic isolation - Google Patents

DEVICE FOR MEASUREMENT AND PROCESSING OF ELECTRIC VALUES IN CHAINS WITH FULL Galvanic isolation Download PDF

Info

Publication number
RU100284U1
RU100284U1 RU2010132183/28U RU2010132183U RU100284U1 RU 100284 U1 RU100284 U1 RU 100284U1 RU 2010132183/28 U RU2010132183/28 U RU 2010132183/28U RU 2010132183 U RU2010132183 U RU 2010132183U RU 100284 U1 RU100284 U1 RU 100284U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
analog
current
electrical quantities
processing
galvanic isolation
Prior art date
Application number
RU2010132183/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Игоревич Марценюк
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Электроинжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Электроинжиниринг" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Электроинжиниринг"
Priority to RU2010132183/28U priority Critical patent/RU100284U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU100284U1 publication Critical patent/RU100284U1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

Устройство измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой, содержащее устройства для аналогового измерения тока - трансформатор тока или токовый шунт и напряжения - емкостный делитель напряжения, аналого-цифровое устройство и устройство обработки электрических величин, отличающееся тем, что трансформатор тока или токовый шунт, емкостный делитель напряжения и аналого-цифровое устройство расположены на потенциале цепи с измеряемыми величинами, устройство обработки электрических величин располагается на потенциале цепей измерения, а для гальванической развязки между аналого-цифровым устройством и устройством обработки электрических величин введен оптический канал передачи данных, а для питания аналого-цифрового преобразователя применена световая батарея, которая постоянно освещена световым потоком от внешнего светоизлучателя через воздушный промежуток или оптическое волокно. A device for measuring and processing electrical quantities in circuits with full galvanic isolation, containing devices for analog current measurement - current transformer or current shunt and voltage - capacitive voltage divider, analog-digital device and processing device for electrical quantities, characterized in that the current transformer or current a shunt, a capacitive voltage divider and an analog-to-digital device are located on the potential of the circuit with measured values, the device for processing electrical quantities is located It is based on the potential of the measurement circuits, and for galvanic isolation between the analog-to-digital device and the device for processing electrical quantities, an optical data transmission channel is introduced, and a light battery is used to power the analog-to-digital converter, which is constantly illuminated by the light flux from an external light emitter through the air gap or optical fiber.

Description

Полезная модель относится к цифровому оборудованию для измерения и обработки мгновенных и действующих величин тока и напряжения в цепях, которые должны иметь полную гальваническую развязку от цепей измерения.The utility model relates to digital equipment for measuring and processing instantaneous and effective values of current and voltage in circuits, which must have full galvanic isolation from the measurement circuits.

Цифровое оборудование для измерения и обработки мгновенных и действующих величин тока и напряжения в цепях, которые должны иметь полную гальваническую развязку от цепей измерения, известны из следующих источников:Digital equipment for measuring and processing instantaneous and current values of current and voltage in circuits, which must have full galvanic isolation from the measurement circuits, are known from the following sources:

1. Преобразователи тока и напряжения, с измерением тока и напряжения на основе эффектов Фарадея и Поккельса, например преобразователь типа NXVCT производства фирмы "NxtPhase T&D Corporation", описание на странице в сети интернет: http://pro-ln.ru/ru/production_services/nxvct.html;1. Current and voltage converters, with current and voltage measurements based on the Faraday and Pockels effects, for example, an NXVCT converter manufactured by NxtPhase T&D Corporation, a description on the Internet: http://pro-ln.ru/en/ production_services / nxvct.html;

2. Преобразователи тока и напряжения, с измерение тока и напряжения на основе эффекта Холла, например датчики типов NCS или ES производства концерна ABB, описание на странице в сети интернет: http://fmccgroup.ru/products/protecting_measuring/sensors.2. Current and voltage converters, with current and voltage measurements based on the Hall effect, for example, sensors of types ABS and NCS manufactured by ABB, description on the Internet page: http://fmccgroup.ru/products/protecting_measuring/sensors.

В вышеуказанных источниках приведено описание преобразователей тока и напряжения, использующие цифровые преобразователи тока и напряжения, которые в качестве измеряющего элемента используют:The above sources describe current and voltage converters using digital current and voltage converters, which use as a measuring element:

- Эффект Фарадея (эффект вращения плоскости поляризации линейно поляризованного света при прохождении через вещество, находящееся в магнитном поле);- The Faraday effect (the effect of rotation of the plane of polarization of linearly polarized light when passing through a substance in a magnetic field);

- Эффект Поккельса (эффект возникновения двойного лучепреломления в оптических средах при наложении электрического поля);- The Pockels effect (the effect of the appearance of birefringence in optical media upon application of an electric field);

- Эффект Холла (эффект изменение напряжения на гранях материала в зависимости от внешней напряженности магнитного поля, при условии протекания по материалу электрического тока).- The Hall effect (the effect of a change in the voltage on the faces of the material depending on the external magnetic field strength, provided that an electric current flows through the material).

В качестве гальванической развязки (изоляции) цепи с измеряемыми величинами от цепей измерения и обработки применен воздух и электротехнические изоляционные материалы.As a galvanic isolation (isolation) of the circuit with measured values from the measurement and processing circuits, air and electrical insulating materials were used.

Наиболее близким по технической сущности к патентуемому устройству измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой следует считать описанный в первом источнике преобразователь типа NXVCT производства фирмы "NxtPhase T&D Corporation" (NxtPhase).The closest in technical essence to the patented device for measuring and processing electrical quantities in circuits with full galvanic isolation should be considered the NXVCT converter manufactured by NxtPhase T&D Corporation (NxtPhase) described in the first source.

Этот преобразователь содержит:This converter contains:

- Изоляционную колонну;- Insulation column;

- Токовую головку, представляющую из себя несколько витков измерительного оптического волокна вокруг проводника с током;- A current head, which is a few turns of a measuring optical fiber around a current conductor;

- Три электрооптических кристалла (ячеек Поккельса);- Three electro-optical crystals (Pockels cells);

- Кабельный тракт, включающий в себя кабельный бокс, фидерные и магистральные кабели;- Cable path, including cable box, feeder and trunk cables;

- Модульный комплект электроники.- Modular electronics kit.

Модульный комплект электроники излучает в измерительное оптическое волокно и в электрооптические кристаллы (ячейки Поккельса) световую волну с определенной поляризацией.A modular set of electronics emits a light wave with a certain polarization into a measuring optical fiber and into electro-optical crystals (Pockels cells).

При протекании тока в токовой головке вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое оказывает влияние на угол вращения поляризации света, проходящего по измерительному оптическому волокну.When a current flows in a current head around a current conductor, a magnetic field arises that affects the angle of rotation of the polarization of the light passing through the measuring optical fiber.

При приложении напряжения возникает электрическое поле, которое начинает воздействовать на электрооптические кристаллы (ячейки Поккельса), и в них начинает изменяться поляризация света.When voltage is applied, an electric field appears, which begins to act on electro-optical crystals (Pockels cells), and the polarization of light begins to change in them.

Модульный комплект электроники, приняв сигнал обратно из измерительного оптического волокна и электрооптических кристаллов (ячеек Поккельса) свет, измеряет его поляризацию, и вычисляет значение тока и напряжения, и производит дальнейшую цифровую обработку измеренных электрических величин.The modular set of electronics, having received the signal back from the measuring optical fiber and electro-optical crystals (Pockels cells), light, measures its polarization, and calculates the value of current and voltage, and performs further digital processing of the measured electrical quantities.

Недостатком известного устройства измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой является сложность и дороговизна прибора, ввиду наличия дорогого и сложного оптического оборудования - излучающего лазера со строго определенной длиной волны, плоскостного и кругового поляризатора, измерительного оптического волокна, электрооптических кристаллов, приемника оптического излучения.A disadvantage of the known device for measuring and processing electrical quantities in circuits with complete galvanic isolation is the complexity and high cost of the device, due to the availability of expensive and complex optical equipment - a laser with a strictly defined wavelength, a planar and circular polarizer, a measuring optical fiber, electro-optical crystals, an optical receiver radiation.

Полезной моделью решается задача создания устройства измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой с применением в его конструкции простых оптических компонентов.A useful model solves the problem of creating a device for measuring and processing electrical quantities in circuits with complete galvanic isolation using simple optical components in its design.

Технический результат, который достигается полезной моделью, состоит в упрощении конструкции и снижении стоимости.The technical result that is achieved by the utility model is to simplify the design and reduce the cost.

Это достигается тем, что в устройстве измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой, в цепь с измеряемыми электрическими величинами вводятся устройства для аналогового измерения тока - электромагнитный трансформатор тока или токовый шунт, и измерения напряжения - емкостной делитель напряжения. На потенциале цепи с измеряемыми электрическими величинами размещается аналого-цифровое устройство, позволяющее преобразовать мгновенные значения тока и напряжения, снятые с устройств измерения, в цифровой код, который в дальнейшем может быть обработан в цифровом виде без дополнительного преобразования. Аналого-цифровое устройство излучает световой поток соответственно преобразованного кода с помощью светоизлучателя, который направляется по воздушному промежутку или по оптическому волокну в цифровое устройство обработки электрических величин, где обрабатывается в цифровом виде без дополнительного преобразования. Питание на аналого-цифровое устройство подается от световой батареи, которая постоянно освещена световым потоком от внешнего светоизлучателя через воздушный промежуток или оптическое волокно.This is achieved by the fact that in the device for measuring and processing electrical quantities in circuits with full galvanic isolation, devices for analog current measurement - an electromagnetic current transformer or current shunt, and voltage measurements - a capacitive voltage divider are introduced into a circuit with measured electrical quantities. An analog-to-digital device is placed on the potential of the circuit with measured electrical quantities, which allows converting instantaneous values of current and voltage taken from the measuring devices into a digital code, which can be further processed digitally without further conversion. An analog-to-digital device emits a luminous flux of a correspondingly converted code using a light emitter, which is sent through the air gap or through an optical fiber to a digital device for processing electrical quantities, where it is processed digitally without additional conversion. The analog-digital device is powered by a light battery, which is constantly illuminated by the light flux from an external light emitter through an air gap or optical fiber.

Введением простых устройств измерения тока (электромагнитного трансформатора тока или токового шунта) и напряжения (емкостного делителя напряжения) в связке с аналого-цифровым преобразователем на стороне цепи с измеряемыми электрическими величинами, с передачей цифрового кода для обработки по оптическому каналу связи, который и является гальванической развязкой, позволит отказаться от сложных и дорогих оптических устройств измерения напряженности магнитного и электрического поля.The introduction of simple devices for measuring current (electromagnetic current transformer or current shunt) and voltage (capacitive voltage divider) in conjunction with an analog-to-digital converter on the side of the circuit with measurable electrical quantities, with the transmission of a digital code for processing through the optical communication channel, which is galvanic by decoupling, it will allow to abandon complex and expensive optical devices for measuring the strength of magnetic and electric fields.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фигуре 1 изображен эскиз патентуемого устройства измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой.The utility model is illustrated by the drawing, where figure 1 shows a sketch of a patented device for measuring and processing electrical quantities in circuits with full galvanic isolation.

Устройство измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой содержит часть цепи 1, в которой производится измерение электрических величин. В цепь 1 включено устройство для измерения тока - электромагнитный трансформатор тока 2 или токовый шунт 3. К цепи 1 подключена верхняя обкладка 4, которая совместно со средней обкладкой 5 и нижней обкладкой 6 образует емкостной делитель напряжения. На потенциале цепи 1 размещено аналого-цифровое устройство 7 со световой батареей 8 и светоизлучателем 9. Части, находящиеся на потенциале цепи с измеряемыми электрическими величинами, располагаются на изоляционной колонне 10. На потенциале обработки электрических величин находится устройство обработки электрических величин 11 и светоизлучатель 12.A device for measuring and processing electrical quantities in circuits with full galvanic isolation contains a part of circuit 1, in which the measurement of electrical quantities is carried out. In circuit 1, a device for measuring current is included - an electromagnetic current transformer 2 or current shunt 3. The upper plate 4 is connected to circuit 1, which together with the middle plate 5 and the lower plate 6 forms a capacitive voltage divider. An analog-to-digital device 7 with a light battery 8 and a light emitter 9 is placed on the potential of circuit 1. Parts located on the potential of the circuit with measured electrical quantities are located on the insulating column 10. At the potential for processing electrical quantities is a device for processing electrical quantities 11 and a light emitter 12.

Устройство измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой работает следующим образом. При протекании измеряемого тока через цепь 1, и соответственно через электромагнитный трансформатор тока 2 или токовый шунт 3, на выводах этих устройств будет появляться величина, пропорциональная измеряемому току в цепи 1. Ввиду того, что изоляция между цепью 1 и электромагнитным трансформатором тока 2 или токовым шунтом 3 требуется минимальная, эти устройства будут иметь высокую точность преобразования. При приложении напряжения в цепи 1 относительно другого потенциала (на котором находится устройство обработки электрических величин 11) между верхней обкладкой 4 и нижней обкладкой 6 образуется электрическое поле. Между верхней обкладкой 4 и средней обкладкой 5 соответственно появится напряжение, который будет пропорционально напряжению между обкладками 4 и 6, то есть измеряемому напряжению. Ввиду того, что обкладка 5 находится достаточно близко к обкладке 4 (то есть к обкладке с потенциалом цепи с измеряемыми электрическими величинами), изменение внешнего фона электрического поля за счет изменения положения каких-либо внешних предметов даст очень незначительное изменение потенциала на обкладке 5, то есть измерение напряжения будет производиться с высокой точностью, несмотря на вносимые искажения в электрическое поле от внешних предметов. Аналого-цифровое устройство 7 получает сигналы от трансформатора тока 2 или токового шунта 3 и напряжение от обкладок 4 и 5. Эти сигналы в аналого-цифровом устройстве 7 преобразуются в цифровой код. Промодулированный кодом световой поток от светоизлучателя 9 направляется в устройство обработки электрических величин 11, где преобразуется обратно в цифровой код, где и обрабатывается в цифровом виде без дополнительного преобразования. Светоизлучатель 12 генерирует световой поток на световую батарею 8, которая преобразует этот световой поток в электрическую энергию, за счет которой и питается аналого-цифровое устройство 7.A device for measuring and processing electrical quantities in circuits with full galvanic isolation is as follows. When the measured current flows through circuit 1, and accordingly through an electromagnetic current transformer 2 or current shunt 3, a value proportional to the measured current in circuit 1 will appear on the terminals of these devices, due to the insulation between circuit 1 and electromagnetic current transformer 2 or current shunt 3 requires a minimum, these devices will have high conversion accuracy. When voltage is applied in circuit 1 relative to another potential (on which the device for processing electrical quantities 11 is located), an electric field is formed between the upper plate 4 and the lower plate 6. Between the upper plate 4 and the middle plate 5, respectively, a voltage appears that will be proportional to the voltage between the plates 4 and 6, that is, the measured voltage. Due to the fact that the cover 5 is close enough to the cover 4 (i.e., to the cover with the potential of the circuit with measurable electrical quantities), a change in the external background of the electric field due to a change in the position of any external objects will give a very slight change in potential on the cover 5, then there is a voltage measurement will be made with high accuracy, despite the introduced distortions in the electric field from external objects. The analog-to-digital device 7 receives signals from a current transformer 2 or current shunt 3 and the voltage from the plates 4 and 5. These signals in the analog-to-digital device 7 are converted into a digital code. The luminous flux modulated by the code from the light emitter 9 is sent to an electric quantity processing device 11, where it is converted back to a digital code, where it is processed digitally without additional conversion. The light emitter 12 generates a light flux to the light battery 8, which converts this light flux into electrical energy, due to which the analog-to-digital device 7 is powered.

Таким образом, создано устройство измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой без применения дорогого и сложного оптического оборудования - излучающего лазера со строго определенной длиной волны, плоскостного и кругового поляризатора, измерительного оптического волокна, электрооптических кристаллов, приемника оптического излучения с сохранение полной гальванической развязки.Thus, a device for measuring and processing electrical quantities in circuits with complete galvanic isolation without the use of expensive and complex optical equipment — an emitting laser with a strictly defined wavelength, a planar and circular polarizer, a measuring optical fiber, electro-optical crystals, and an optical radiation receiver with preserving the full galvanic isolation.

Claims (1)

Устройство измерения и обработки электрических величин в цепях с полной гальванической развязкой, содержащее устройства для аналогового измерения тока - трансформатор тока или токовый шунт и напряжения - емкостный делитель напряжения, аналого-цифровое устройство и устройство обработки электрических величин, отличающееся тем, что трансформатор тока или токовый шунт, емкостный делитель напряжения и аналого-цифровое устройство расположены на потенциале цепи с измеряемыми величинами, устройство обработки электрических величин располагается на потенциале цепей измерения, а для гальванической развязки между аналого-цифровым устройством и устройством обработки электрических величин введен оптический канал передачи данных, а для питания аналого-цифрового преобразователя применена световая батарея, которая постоянно освещена световым потоком от внешнего светоизлучателя через воздушный промежуток или оптическое волокно.
Figure 00000001
A device for measuring and processing electrical quantities in circuits with full galvanic isolation, containing devices for analog current measurement - current transformer or current shunt and voltage - capacitive voltage divider, analog-digital device and processing device for electrical quantities, characterized in that the current transformer or current a shunt, a capacitive voltage divider and an analog-to-digital device are located on the potential of the circuit with measured values, the device for processing electrical quantities is located It is based on the potential of the measurement circuits, and for galvanic isolation between the analog-to-digital device and the device for processing electrical quantities, an optical data transmission channel is introduced, and a light battery is used to power the analog-to-digital converter, which is constantly illuminated by the light flux from an external light emitter through the air gap or optical fiber.
Figure 00000001
RU2010132183/28U 2010-07-30 2010-07-30 DEVICE FOR MEASUREMENT AND PROCESSING OF ELECTRIC VALUES IN CHAINS WITH FULL Galvanic isolation RU100284U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132183/28U RU100284U1 (en) 2010-07-30 2010-07-30 DEVICE FOR MEASUREMENT AND PROCESSING OF ELECTRIC VALUES IN CHAINS WITH FULL Galvanic isolation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132183/28U RU100284U1 (en) 2010-07-30 2010-07-30 DEVICE FOR MEASUREMENT AND PROCESSING OF ELECTRIC VALUES IN CHAINS WITH FULL Galvanic isolation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU100284U1 true RU100284U1 (en) 2010-12-10

Family

ID=46306978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010132183/28U RU100284U1 (en) 2010-07-30 2010-07-30 DEVICE FOR MEASUREMENT AND PROCESSING OF ELECTRIC VALUES IN CHAINS WITH FULL Galvanic isolation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU100284U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516034C1 (en) * 2012-10-08 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Электроинжиниринг" Current and voltage measurement device in high-voltage network
RU2608335C2 (en) * 2015-04-29 2017-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Optical-electronic current and voltage sensor
RU174357U1 (en) * 2017-04-12 2017-10-11 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Цифровые измерительные трансформаторы" DIGITAL CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516034C1 (en) * 2012-10-08 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Электроинжиниринг" Current and voltage measurement device in high-voltage network
RU2608335C2 (en) * 2015-04-29 2017-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Optical-electronic current and voltage sensor
RU174357U1 (en) * 2017-04-12 2017-10-11 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Цифровые измерительные трансформаторы" DIGITAL CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7274186B2 (en) Temperature compensated and self-calibrated current sensor
US9588160B2 (en) Wire manager with current and voltage sensing
FR2470972A1 (en) CURRENT-TO-VOLTAGE CONVERTER, PARTICULARLY FOR ELECTRICAL ENERGY MEASUREMENT CIRCUIT
MX2013000238A (en) Systems and methods for measuring electrical power usage in a structure and systems and methods of calibrating the same.
WO2000045183A3 (en) Electrical energy meter
CN111492252B (en) Device for measuring an electric and/or magnetic field in an electrical energy transmission conductor
RU100284U1 (en) DEVICE FOR MEASUREMENT AND PROCESSING OF ELECTRIC VALUES IN CHAINS WITH FULL Galvanic isolation
CN105425051A (en) Broadband pulse electric field test probe
SK500132014A3 (en) The sensor and method for electric current measuring
RU196893U1 (en) DIGITAL CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER
RU166063U1 (en) DEVICE FOR CURRENT AND VOLTAGE MEASUREMENTS IN A HIGH VOLTAGE NETWORK
Djokic et al. An optically isolated hybrid two-stage current transformer for measurements at high voltage
RU174411U1 (en) DIGITAL CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER
RU2516034C1 (en) Current and voltage measurement device in high-voltage network
RU2648020C1 (en) Device for measuring ac voltage and voltage with galvanic distribution
RU152974U1 (en) HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE
RU170116U1 (en) HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE
CN202649283U (en) Fiber Bragg voltage raster voltage sensor based on Rogowski coil
Chatrefou et al. A series of implementation of optical sensors in high voltage substations
KR100452301B1 (en) The Apparatus and Method for Simultaneous Measurement of Current and Voltage Using Optic Fiber
RU159201U1 (en) HIGH VOLTAGE COMBINED DIGITAL DEVICE FOR MEASURING CURRENT AND VOLTAGE
ES2191557A1 (en) Electrical transformer for voltage and current measurement based on the electromagnetic waves sensed in dielectric
RU150385U1 (en) HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE
KR20140101987A (en) Current measuring sensor
RU206139U1 (en) CURRENT MEASURING DEVICE

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20150731

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20160810

PC11 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160912