RU106996U1

RU106996U1 - ELECTRICAL INSTALLATION CONTROL AND PROTECTION DEVICE

Info

Publication number: RU106996U1
Application number: RU2011101023/07U
Authority: RU
Inventors: Андрей Геннадьевич Каранкевич; Виталий Анатольевич Гальперин
Original assignee: Андрей Геннадьевич Каранкевич; Виталий Анатольевич Гальперин
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2011-07-27

Abstract

Устройство контроля и защиты электроустановок, содержащее датчики тока, ключ управления, включающее первый микропроцессор, в состав которого входят блок памяти, счетчики аварийных отключений и схему хранения режимных уставок, включающий блок задержки и аналого-цифровой преобразователь, при этом входы аналого-цифрового преобразователя микропроцессора соединены с датчиками тока, содержащее смонтированный в отдельном корпусе пульт управления, включающий второй микропроцессор, при этом первый и второй микропроцессоры связаны между собой через интерфейс, отличающееся тем, что первый и второй микропроцессоры соединены между собой посредством беспроводной цифровой двусторонней радиосвязи. A control and protection device for electrical installations containing current sensors, a control key that includes a first microprocessor, which includes a memory unit, emergency trip counters and a mode settings storage circuit that includes a delay unit and an analog-to-digital converter, while the inputs of the analog-to-digital converter of the microprocessor connected to current sensors, comprising a control panel mounted in a separate housing including a second microprocessor, while the first and second microprocessors are interconnected minutes via an interface, characterized in that the first and second microprocessors are interconnected by a wireless digital two-way radio.

Description

Заявляемое устройство относится к области электротехники, а более конкретно - к защитным устройствам трехфазных электроустановок переменного тока, и может быть использовано для контроля работы и защитного отключения электродвигателей, генераторов, трансформаторов и прочих электроустановок переменного тока при перегрузке и недогрузке по току сверх заданной продолжительности, при обрыве любой фазы и перекосе фаз по току более заданной величины, при снижении сопротивления изоляции.The inventive device relates to the field of electrical engineering, and more specifically to protective devices of three-phase electrical installations of alternating current, and can be used to control the operation and protective shutdown of electric motors, generators, transformers and other electrical installations of alternating current when overloading and underloading current over a specified duration, at interruption of any phase and phase imbalance of the current more than a predetermined value, while reducing the insulation resistance.

Из уровня техники известно реле контроля и защиты по патенту на полезную модель RU 88858, МПК Н02Н 3/08; 3/12, опубл. 20.11.2009. Устройство предназначено для контроля токов в трех фазах электродвигателя переменного тока промышленной частоты 50 Гц напряжением 220/380 В и защитного отключения электроустановок при возникновении аварийных режимов. Устройство по патенту 88858 содержит микропроцессор, два блока управления, соединяющих выходы микропроцессора с соответствующими внешними исполнительными органами, кнопочный пульт управления, цифровой дисплей. Входы микропроцессора соединены с датчиками тока, установленными в трехфазной сети переменного тока. В отдельном корпусе размещен пульт управления диспетчера, с микропроцессором которого с помощью оптической связи соединен первый микропроцессор. За счет применения микропроцессоров оно компактно, просто в обслуживании и обеспечивает высокую достоверность измеряемых параметров, надежную и быструю защиту. Наличие беспроводной оптической связи повышает электробезопасность при обслуживании электрооборудования, находящегося под напряжением. Однако, реализация оптической связи требует наличия прямого видимого контакта между реле и пультом управления диспетчера, что не всегда бывает возможно в условиях промышленного производства.The prior art relay monitoring and protection according to the patent for utility model RU 88858, IPC Н02Н 3/08; 3/12, publ. 11/20/2009. The device is designed to control currents in three phases of an electric motor of industrial frequency 50 Hz voltage 220/380 V and protective shutdown of electrical installations in the event of emergency conditions. The device according to patent 88858 contains a microprocessor, two control units connecting the outputs of the microprocessor with the corresponding external executive bodies, a button control panel, and a digital display. The microprocessor inputs are connected to current sensors installed in a three-phase AC network. The dispatcher's control panel is located in a separate case, with the microprocessor of which the first microprocessor is connected via optical communication. Due to the use of microprocessors it is compact, easy to maintain and provides high reliability of the measured parameters, reliable and fast protection. The presence of wireless optical communication increases electrical safety when servicing live electrical equipment. However, the implementation of optical communication requires a direct visible contact between the relay and the control panel of the dispatcher, which is not always possible in industrial production.

Из уровня техники известно реле токовой защиты по патенту РФ на полезную модель №57523. Реле по патенту №57523 размещено в двух корпусах. В одном корпусе расположены блок обработки сигналов, поступающих с датчиков, установленных в фазах питающей сети электроустановки, исполнительный орган (электронный ключ), устройство аварийной сигнализации и блок оперативной индикации. Блок обработки сигналов датчиков содержит блок памяти, включающий счетчики аварийных отключений и схему хранения режимных уставок, и первый микропроцессор, в состав которого входят блок задержки и компараторы. Входы микропроцессора соединены с датчиками тока и выходом блока памяти, а выходы - с электронным ключом (исполнительным органом), входом блока памяти, устройством сигнализации и блоком оперативной индикации. Электронный ключ соединен с электромагнитным пускателем, посредством которого осуществляется отключение электроустановки от питающей сети. Во втором корпусе расположен пульт управления диспетчера. Он включает второй микропроцессор, к входу которого подключена клавиатура, а к выходу - цифровой дисплей. Микропроцессоры связаны между собой через интерфейс, электромагнитное приемно-передающее устройство и проводную линию связи, выполненную в виде соединительного шлейфа с зондом.The prior art relay current protection according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 577523. The relay according to patent No. 57523 is located in two buildings. In one building, there is a unit for processing signals from sensors installed in the phases of the power supply network of the electrical installation, an executive body (electronic key), an alarm device and an operational indication unit. The sensor signal processing unit comprises a memory unit including emergency shutdown counters and a mode settings storage circuit, and a first microprocessor, which includes a delay unit and comparators. The microprocessor inputs are connected to current sensors and the output of the memory unit, and the outputs are connected to an electronic key (executive body), the input of the memory unit, an alarm device, and an operational display unit. The electronic key is connected to an electromagnetic starter, through which the electrical installation is disconnected from the mains. In the second building is the control panel of the dispatcher. It includes a second microprocessor, to the input of which a keyboard is connected, and to the output - a digital display. Microprocessors are interconnected via an interface, an electromagnetic transmitter and receiver, and a wired communication line, made in the form of a connecting loop with a probe.

Достоинством реле токовой защиты по патенту №57523 является то, что оно с помощью сигнализации обеспечивает оперативное оповещение возникших аварийных режимов и позволяет установить причины аварийного отключения электроустановки без использования пульта управления.The advantage of the current protection relay according to patent No. 57523 is that it, with the help of an alarm system, provides prompt notification of emergency conditions and allows you to establish the causes of an emergency shutdown of the electrical system without using a control panel.

Однако, использование электромагнитной слаботочной проводной линии связи, требует прокладывания дополнительного соединительного провода. При использовании данного вида связи возможна потеря передаваемой информации из-за наличия электромагнитных помех в условиях промышленного производства.However, the use of an electromagnetic low-current wire communication line requires the laying of an additional connecting wire. When using this type of communication, the loss of transmitted information is possible due to the presence of electromagnetic interference in industrial production.

Наиболее близким по технической сущности и техническому результату к заявляемому устройству по всем трем заявляемым вариантам полезной модели является реле токовой защиты по патенту РФ на полезную модель №76179. Оно принято за прототип заявляемой полезной модели.The closest in technical essence and technical result to the claimed device for all three claimed variants of the utility model is a current protection relay according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 76179. It is taken as a prototype of the claimed utility model.

Реле токовой защиты по патенту №76179 содержит датчики тока, исполнительный орган, реле защиты и смонтированный в отдельном корпусе блок индикации. Реле защиты содержит блок памяти и микропроцессор. Входы микропроцессора соединены с датчиками тока, установленными в трех фазах питающей сети электроустановки, и выходом блока памяти. Выходы микропроцессора соединены с входом блока памяти и через электронный ключ с исполнительным органом. Программирование осуществляется с блока индикации. Кроме этого, в устройстве по патенту №76179 блок индикации содержит второй микропроцессор, к входу которого подключен кнопочный пульт управления, а к выходу - цифровой дисплей. Первый и второй микропроцессоры связаны между собой через интерфейс и соединены посредством двусторонней оптической связи.The current protection relay according to patent No. 76179 contains current sensors, an actuator, a protection relay and a display unit mounted in a separate housing. The protection relay contains a memory unit and a microprocessor. The microprocessor inputs are connected to current sensors installed in three phases of the power supply network of the electrical installation, and the output of the memory unit. The microprocessor outputs are connected to the input of the memory unit and through an electronic key with the executive body. Programming is carried out from the display unit. In addition, in the device according to patent No. 76179, the display unit contains a second microprocessor, to the input of which a button control panel is connected, and a digital display is connected to the output. The first and second microprocessors are interconnected via an interface and are connected via two-way optical communication.

Устройство по прототипу позволяет контролировать текущий режим работы и принимать необходимые меры по корректировке при его отклонении.The prototype device allows you to control the current mode of operation and take the necessary corrective measures when it is rejected.

К недостаткам устройства по прототипу следует отнести то, что реализация оптической связи требует наличия прямого видимого контакта между реле и пультом управления диспетчера, что не всегда бывает возможно в условиях промышленного производства.The disadvantages of the prototype device include the fact that the implementation of optical communication requires a direct visible contact between the relay and the control panel of the dispatcher, which is not always possible in industrial production.

Общим недостатком для всех перечисленных известных устройств является отсутствие защита от коротких замыканий и контроль сопротивления изоляции. В связи с этим функциональные возможности этих известных устройств ограничены.A common disadvantage for all of these known devices is the lack of short circuit protection and insulation resistance control. In this regard, the functionality of these known devices is limited.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - повышение надежности при передаче информации между устройством контроля и защиты и пультом управления, расширение функциональных возможностей.The technical problem to which the invention is directed is to increase reliability in the transmission of information between a control and protection device and a control panel, expanding functionality.

Технический результат, который обеспечивает решение поставленной задачи, заключается в использовании цифровой двусторонней радиосвязи между устройством контроля и защиты и пультом управления и индикации, использование защиты от коротких замыканий и контроля сопротивления изоляции.The technical result that provides a solution to the problem lies in the use of digital two-way radio communication between the control and protection device and the control and display panel, the use of short circuit protection and insulation resistance control.

Для достижения указанного технического результата заявляемое в качестве полезной модели устройство имеет общее с прототипом следующее. Оно содержит датчики тока установленные в фазах питающей сети электроустановки, ключ управления, устройство контроля и защиты и смонтированный в отдельном корпусе пульт управления. Устройство контроля и защиты содержит микроконтроллер. Входы микропроцессора соединены с датчиками тока, установленными в трех фазах питающей сети электроустановки. Выходы микропроцессора соединены через ключ управления с исполнительным органом. Программирование осуществляется с пульта управления. Кроме этого, пульт управления содержит второй микропроцессор, к входу которого подключен кнопочный пульт, а к выходу - цифровой дисплей. Первый и второй микропроцессоры связаны между собой через интерфейс.To achieve the specified technical result, the device claimed as a utility model has the following in common with the prototype. It contains current sensors installed in the phases of the supply network of the electrical installation, a control key, a control and protection device and a control panel mounted in a separate housing. The control and protection device contains a microcontroller. The microprocessor inputs are connected to current sensors installed in three phases of the power supply network of the electrical installation. The microprocessor outputs are connected via a control key to the executive body. Programming is carried out from the control panel. In addition, the control panel contains a second microprocessor, to the input of which a button remote control is connected, and a digital display is connected to the output. The first and second microprocessors are interconnected via an interface.

В отличие от прототипа в заявляемом устройстве контроля и защиты, в котором установлен первый микропроцессор и пульт управления в котором установлен второй микропроцессор могут быть соединены между собой с помощью приемных и передающих элементов цифровой двусторонней радиосвязи. Также дополнительно полезная модель содержит блок измерения сопротивления изоляции электроустановки.Unlike the prototype, the inventive control and protection device in which the first microprocessor is installed and the control panel in which the second microprocessor is installed can be interconnected using the receiving and transmitting elements of digital two-way radio communication. Also additionally a useful model contains a unit for measuring the insulation resistance of an electrical installation.

Полезная модель поясняется чертежом. На чертеже представлена блок-схема заявляемого устройства контроля и защиты электроустановок.The utility model is illustrated in the drawing. The drawing shows a block diagram of the inventive device for monitoring and protection of electrical installations.

Устройство размещено в двух корпусах 1 и 2. В корпусе 1 смонтирован блок защиты. Он содержит первый микропроцессор 4, входы которого соединены через входные цепи 5 с датчиками тока 6, ключ управления 7, соединяющий выход микропроцессора 4 с исполнительным органом 8, в качестве которого может быть использован, например, электромагнитный контактор. Датчики тока могут быть выполнены в виде трансформаторов тока. В корпусе 1 размещен также блок оперативной индикации 9 и блок измерения сопротивления изоляции 10. В корпусе 2 расположен пульт управления. Он включает второй микропроцессор 11, к входу которого подключена кнопочная клавиатура 12, а к выходу - цифровой дисплей 13. Микропроцессоры 4, 11 соединены между собой радиосвязью посредством приемопередающих элементов 14.The device is located in two buildings 1 and 2. A protection unit is mounted in case 1. It contains the first microprocessor 4, the inputs of which are connected via input circuits 5 to current sensors 6, a control key 7 connecting the output of microprocessor 4 to the actuator 8, for which, for example, an electromagnetic contactor can be used. Current sensors can be made in the form of current transformers. In the housing 1 there is also an operational display unit 9 and a unit for measuring the insulation resistance 10. In the housing 2 there is a control panel. It includes a second microprocessor 11, to the input of which a button keyboard 12 is connected, and a digital display 13 is connected to the output. Microprocessors 4, 11 are interconnected by radio communication via transceiver elements 14.

Работа и эксплуатация устройства контроля и защиты электроустановок заключаются в следующем.The operation and operation of the control and protection device for electrical installations are as follows.

Устройство контроля и защиты 1 устанавливают в цепях питания трехфазных электроустановок 3 и контролируют токи, протекающие по проводам каждой из трех фаз. Микропроцессор 4 под управлением заложенной в него программы сравнивает информацию режимных уставок с информацией датчиков тока 6. В случае аварийной ситуации микропроцессор выдает команды на отключение исполнительного устройства 8 (электромагнитного контактора) через ключ управления 7, на включение соответствующего индикатора, расположенного в блоке индикации 9, на лицевой панели устройства защиты. Пульт управления 2 обеспечивает получение более детальной информации и статистических данных о работе электроустановки, которая отображается на экране цифрового дисплея 13.The control and protection device 1 is installed in the power circuits of three-phase electrical installations 3 and the currents flowing through the wires of each of the three phases are controlled. The microprocessor 4, under the control of the program embedded in it, compares the information of the operating settings with the information of the current sensors 6. In case of an emergency, the microprocessor issues commands to turn off the actuator 8 (electromagnetic contactor) via the control key 7, to turn on the corresponding indicator located in the display unit 9, on the front panel of the protection device. The control panel 2 provides more detailed information and statistics on the operation of the electrical installation, which is displayed on the screen of the digital display 13.

С помощью кнопочной клавиатуры 12 осуществляется установка требуемых значений режимных уставок, временных задержек на отключение, сброс защиты. Требуемое значение уставки (значения режимных уставок тока, временных задержек включения защиты, времени и количества повторных пусков и др.) отображается на экране цифрового дисплея 13. Эта информация через приемопередающие элементы 14 радиосвязи передается в микропроцессор 4 и далее в его блок памяти. Для сброса ненужной информации, эта информация с помощью кнопочной клавиатуры пульта управления 12 выводится на экран цифрового дисплея 13, а затем подается команда на удаление.Using the keypad 12, the required values of the operating settings, time delays for shutdown, reset protection are set. The required setting value (values of current mode settings, time delays of turning on protection, time and number of repeated starts, etc.) is displayed on the screen of digital display 13. This information is transmitted through the transceiver elements 14 of the radio communication to the microprocessor 4 and then to its memory unit. To reset unnecessary information, this information using the keypad of the remote control 12 is displayed on the screen of the digital display 13, and then a delete command is issued.

Отключение электроустановки происходит при возникновении следующих аварийных режимов:The electrical installation is disconnected when the following emergency conditions occur:

- коротком замыкании;- short circuit;

- при перегрузке или недогрузке по току сверх заданной продолжительности;- in case of overload or underload current over a specified duration;

- пропаданию одной или двух фаз;- the disappearance of one or two phases;

- перекосе фаз по току;- phase imbalance;

- при обрыве любой фазы;- at break of any phase;

- низком сопротивлении изоляции.- low insulation resistance.

Информация об аварийном отключении записывается в блок памяти микропроцессора 4. Кроме того, эта информация с микропроцессора 4 через приемопередающие элементы 14 связи поступает в микропроцессор 11 пульта управления 2 и с помощью кнопок пульта управления 12 выводится на экран цифрового дисплея 13. Перед включением электроустановки производится замер сопротивления изоляции и, если оно в норме, производится включение электроустановки.Information about the emergency shutdown is recorded in the memory unit of the microprocessor 4. In addition, this information from the microprocessor 4 through the transceiver elements 14 of the communication goes to the microprocessor 11 of the control panel 2 and using the buttons of the control panel 12 is displayed on the screen of the digital display 13. Before turning on the electrical installation is measured insulation resistance and, if normal, the electrical installation is turned on.

Один пульт управления 2 может быть связан с несколькими устройствами контроля и защиты и тем самым осуществлять контроль и защиту нескольких электроустановок.One control panel 2 can be connected to several control and protection devices and thereby monitor and protect several electrical installations.

Claims

A control and protection device for electrical installations, containing current sensors, a control key, including the first microprocessor, which includes a memory unit, emergency trip counters and a mode settings storage circuit including a delay unit and an analog-to-digital converter, while the inputs of the analog-to-digital converter of the microprocessor connected to current sensors, comprising a control panel mounted in a separate housing including a second microprocessor, while the first and second microprocessors are interconnected minutes via an interface, characterized in that the first and second microprocessors are interconnected by a wireless digital two-way radio.