RU117014U1 - SENSOR FOR HIGH VOLTAGE LINES - Google Patents

SENSOR FOR HIGH VOLTAGE LINES Download PDF

Info

Publication number
RU117014U1
RU117014U1 RU2012101902/28U RU2012101902U RU117014U1 RU 117014 U1 RU117014 U1 RU 117014U1 RU 2012101902/28 U RU2012101902/28 U RU 2012101902/28U RU 2012101902 U RU2012101902 U RU 2012101902U RU 117014 U1 RU117014 U1 RU 117014U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
coil
tap
optical pulses
voltage
Prior art date
Application number
RU2012101902/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Шалвович Берикашвили
Александр Владимирович Коровкин
Original Assignee
Валерий Шалвович Берикашвили
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 Валерий Шалвович Берикашвили filed Critical Валерий Шалвович Берикашвили
Priority to RU2012101902/28U priority Critical patent/RU117014U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU117014U1 publication Critical patent/RU117014U1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

Датчик тока для высоковольтных линий передачи переменного напряжения, содержащий ферритовый контур, окружающий токоведущий провод, с катушкой медного провода, имеющей отвод на десятой части витков, отличающийся тем, что выходные концы катушки и отвода присоединены к преобразователям напряжения в оптические импульсы инфракрасного диапазона с частотой следования, пропорциональной силе тока в токоведущем проводе, а на расстоянии 5…10 м находятся фотоприемные блоки с фокусирующими линзами, селективными фильтрами и модулями преобразования оптических импульсов в электрические с одновременным усилением и инверсией частоты в цифровой двоичный код, причем преобразователи в оптические импульсы, подсоединенные к концам катушки и к отводу, имеют разные длины волн излучения и частоты следования импульсов. A current sensor for high-voltage transmission lines of alternating voltage, containing a ferrite loop surrounding a current-carrying wire, with a coil of copper wire having a tap at a tenth of the turns, characterized in that the output ends of the coil and tap are connected to voltage converters into optical pulses of the infrared range with a repetition rate , proportional to the current in the current-carrying wire, and at a distance of 5 ... 10 m there are photoreceiving units with focusing lenses, selective filters and modules for converting optical pulses into electrical ones with simultaneous amplification and frequency inversion into a digital binary code, and converters into optical pulses connected to the ends of the coil and to the tap have different emission wavelengths and pulse repetition rates.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена, в частности, для измерения средних токов в высоковольтных линиях электропередачи переменного напряжения.The utility model relates to electrical engineering and is intended, in particular, for measuring the average currents in high voltage AC power lines.

Описание полезной моделиUtility Model Description

Известны электромагнитные измерительные преобразователи тока RU 2006043 С1, 15.01.1994; RU 2079848 С1, 20.05.1997, для измерения без разрыва электрической цепи с преобразующим трансформатором (поясом Роговского). Известен также измеритель токов RU 2079848 С1, 20.05.1997 с поясом Роговского, содержащий обмотку, размещенную каркасе, имеющий интегрирующий операционный усилитель.Known electromagnetic measuring current transducers RU 2006043 C1, 01/15/1994; RU 2079848 C1, 05/20/1997, for measuring without breaking an electric circuit with a transforming transformer (Rogowski belt). Also known is a current meter RU 2079848 C1, 05/20/1997 with a Rogowski belt, containing a winding placed in a frame having an integrating operational amplifier.

Устройство, приведенное в патенте RU 2133473 С1, от 06.01.98, кл. G01R 19/00, принятое за прототип, содержит ферромагнитный пояс, окружающий токоведущий провод, содержит две обмотки, причем на вторую обмотку подается компенсирующее напряжение.The device described in patent RU 2133473 C1, from 06.01.98, cl. G01R 19/00, adopted as a prototype, contains a ferromagnetic belt surrounding the current-carrying wire, contains two windings, and compensating voltage is applied to the second winding.

К недостаткам прототипа, относится необходимость использования дополнительного компенсирующего напряжения. Для подачи его к высоковольтной линии (от 6 до 500 кВ) требуются дополнительные керамические изоляторы, для повышения изоляции между и приемной измерительной аппаратурой и линией. Вес изоляторов и их стоимость нарастают пропорционально напряжению линии. Если для линии напряжением 6 кВ вес изоляторов и конденсаторов составляет 5…6 кг, то для линии 36 кВ он составляет 20…30 кг, а для линии 500 кВ - 200…300 кг. Соответственно возрастает стоимость датчиков тока. что препятствует широкому использованию прототипа в качестве устройства для измерения токов в высоковольтных сетях.The disadvantages of the prototype include the need to use additional compensating voltage. To supply it to a high-voltage line (from 6 to 500 kV), additional ceramic insulators are required to increase the insulation between and the receiving measuring equipment and the line. The weight of the insulators and their cost increase in proportion to the line voltage. If for a line with a voltage of 6 kV the weight of insulators and capacitors is 5 ... 6 kg, then for a line of 36 kV it is 20 ... 30 kg, and for a line of 500 kV it is 200 ... 300 kg. Accordingly, the cost of current sensors increases. which prevents the widespread use of the prototype as a device for measuring currents in high voltage networks.

Сущность модели состоит в использовании преобразователя силы измеряемого тока в световые импульсы, частота следования которых пропорциональна силе тока, а приемная аппаратура находится на расстоянии 5…10 м от линии высокого напряжения, что приводит к ее полной изоляции от высокого напряжения.The essence of the model is the use of a converter of the measured current into light pulses, the repetition rate of which is proportional to the current strength, and the receiving equipment is located at a distance of 5 ... 10 m from the high voltage line, which leads to its complete isolation from high voltage.

Технический результат заключается в полной изоляции высоковольтного напряжения от низковольтной части аппаратуры и сети передачи данных. При этом уменьшается вес и стоимости аппаратуры, причем одновременно повышается помехоустойчивость канала дистанционной передачи данных измерения силы тока на большие расстояния.The technical result consists in the complete isolation of the high voltage from the low voltage part of the equipment and the data network. At the same time, the weight and cost of the equipment are reduced, and at the same time, the noise immunity of the channel for remote transmission of current measurement data over long distances is increased.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве датчика используется ферритовый контур, расположенный на высоковольтном токоведущем проводе, с катушкой из двухсот витков медного провода с отводом от 20-го витка, а к выходным концам катушки и к отводу подсоединены преобразователи напряжения в оптические импульсы инфракрасного диапазона с частотой следования пропорциональной силе тока в токоведущем проводе, а на расстоянии 5…10 м находятся фотоприемные устройства, преобразующее оптические импульсы в электрические с одновременным усилением и инверсией частоты в цифровой двоичный код для телеметрической передачи результатов измерений на большие расстояния. При этом преобразователи, подсоединенные к концам и отводу катушки, имеют разные длины волн излучения.The specified technical result is achieved by the fact that the sensor device uses a ferrite circuit located on a high-voltage current-carrying wire, with a coil of two hundred turns of copper wire with a tap from the 20th coil, and voltage converters to optical pulses of infrared are connected to the output ends of the coil and to the tap range with a repetition rate proportional to the current strength in the current-carrying wire, and at a distance of 5 ... 10 m there are photodetector devices that convert optical pulses to electrical ones TERM gain and frequency inversion in the digital binary code for telemetric transmission of measurement results over long distances. In this case, the transducers connected to the ends and tap of the coil have different radiation wavelengths.

Структурная схема предлагаемой модели измерителя тока представлена на Фиг.1. На схеме Фиг.1 приняты следующие обозначения: высоковольтный токоведущий провод 1 окружен ферритовым контуром 2, на котором находится катушка с N витками медного провода 3; снимаемое с катушки напряжение подается на преобразователь в оптические импульсы 4 с длиной волны излучения λ1, частота которых пропорциональна силе тока; преобразователь 4 по оптический каналу передачи 5 связан с фотоприемным устройством 6 с оптическим фильтром и усилителем; далее следует счетчик импульсов 7 с преобразователем в последовательный цифровой код для телеметрического канала передачи данных на большое расстояние по каналу 8. Для увеличения диапазона измерения в устройстве предусмотрен отвод от 20-го витка катушки 9, который также подсоединен к устройству преобразования в оптические импульсы 10 с другой частотой следования и с другой длиной волны излучения λ2 формирующей оптический канал связи 11 с фотоприемником 12.The structural diagram of the proposed model of the current meter is presented in figure 1. In the diagram of FIG. 1, the following notation is adopted: high-voltage current-carrying wire 1 is surrounded by a ferrite circuit 2, on which there is a coil with N turns of copper wire 3; the voltage removed from the coil is supplied to the converter in optical pulses 4 with a radiation wavelength λ 1 , the frequency of which is proportional to the current strength; a converter 4 is connected via an optical transmission channel 5 to a photodetector 6 with an optical filter and an amplifier; then follows a pulse counter 7 with a converter into a serial digital code for a telemetric data transmission channel over a long distance along channel 8. To increase the measurement range, the device provides a tap from the 20th turn of coil 9, which is also connected to the device for converting to optical pulses for 10 s different repetition rate and with a different radiation wavelength λ 2 forming the optical communication channel 11 with the photodetector 12.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Ток, проходящий по высоковольтному токоведущему проводу 1, создает переменное магнитное поле, которое действует на ферромагнитный контур 2 и возбуждает напряжение в катушке медного провода 3 с 200 витками. Напряжение с катушки пропорциональное силе тока в токоведущем проводе 1 подается в преобразователь 4, где упомянутый ток преобразуется в оптические импульсы на длине волны λ1 с частотой следования импульсов пропорциональной силе тока. Оптические импульсы по воздушному оптическому каналу передачи 5 поступают в фотоприемный блок 6, с фокусирующим элементом и селективным фильтром, пропускающим длину волны λ1.The current passing through the high-voltage current-carrying wire 1 creates an alternating magnetic field that acts on the ferromagnetic circuit 2 and excites the voltage in the coil of copper wire 3 with 200 turns. The voltage from the coil is proportional to the current strength in the current-carrying wire 1 is supplied to the Converter 4, where the aforementioned current is converted into optical pulses at a wavelength of λ 1 with a pulse repetition rate proportional to the current strength. Optical pulses through the optical air transmission channel 5 enter the photodetector 6, with a focusing element and a selective filter that transmits a wavelength of λ 1 .

В блоке 6 оптические импульсы преобразуются в электрические и усиливаются до напряжения 4…5 В. Полученные электрические импульсы идут в счетчик импульсов 7, преобразуются в последовательные цифровые коды, поступающие в телеметрический канал 8 для передачи данных на большое расстояние к диспетчерской ЭВМ, где могут использоваться в базе данных или для формирования показаний щитовых приборов.In block 6, optical pulses are converted into electrical pulses and amplified to a voltage of 4 ... 5 V. The resulting electrical pulses go to a pulse counter 7, are converted into serial digital codes that enter telemetry channel 8 for transmitting data over a long distance to a computer control room, where they can be used in the database or for the formation of readings of panel meters.

При сильных токах в высоковольтной линии передачи 1 формирователь импульсов на длине волны λ1 блокируется стабилитроном и начинает работать преобразователь 10 от отвода с 20-го витка катушки 9 для измерения сильных токов. Преобразователь сильных токов 10 формирует оптические импульсы на длине волны λ2 с частотой пропорциональной одной десятой силы тока, которые через оптический канал 11, на длине волны λ2, поступают в фотоприемный блок 12 с оптическим фильтром, пропускающим длину волны λ2, и усилителем. Электрические импульсы из блока 12 с кодирующим символом идут в счетчик импульсов 7 с преобразователем в последовательные цифровые коды для телеметрического канала передачи данных на большое расстояние 8 с поправкой на десятикратную значимость.With strong currents in the high-voltage transmission line 1, the pulse shaper at a wavelength of λ 1 is blocked by a zener diode and the converter 10 starts to work from the tap from the 20th turn of coil 9 to measure strong currents. The converter of high currents 10 generates optical pulses at a wavelength of λ 2 with a frequency proportional to one tenth of the current strength, which through the optical channel 11, at a wavelength of λ 2 , enter the photodetector block 12 with an optical filter that transmits wavelength λ 2 and an amplifier. Electrical pulses from block 12 with a coding symbol go to a pulse counter 7 with a converter into serial digital codes for a telemetric data transmission channel over a long distance 8, adjusted for tenfold significance.

Устройство и принцип работы фотоприемных блоков 6 и 12 (Фиг.1) поясняется структурной схемой на Фиг.2, где даны следующие обозначения: λ1 и λ2 - оптические импульсные сигналы от преобразователей 4 и 10 (Фиг.1) на соответствующих длинах волн, поступающие на фокусирующие линзы 13, за которыми находятся фильтры 14, а за ними фотодиоды с усилителями 15, электрические импульсы с которых поступают на двоичный счетчик импульсов 7 с преобразователем в последовательный цифровой код, подаваемый в телеметрический канал передачи данных на большое расстояние 8.The device and the principle of operation of the photodetector blocks 6 and 12 (Fig. 1) is illustrated by the structural diagram in Fig. 2, where the following notation is given: λ 1 and λ 2 are optical pulse signals from converters 4 and 10 (Fig. 1) at the corresponding wavelengths arriving at the focusing lenses 13, behind which there are filters 14, followed by photodiodes with amplifiers 15, the electrical pulses from which are fed to a binary pulse counter 7 with a converter into a serial digital code supplied to a telemetric data transmission channel over a long distance 8.

Примеры примененияApplication examples

Предлагаемое устройство проверялось на стенде с проводниками тока напряжением до 10 кВ и показало возможность измерения усредненного тока от 0,1 до 100 А с точностью 0,2%. Количество витков в катушке 3 составляло 200 и отвод 9 был на 20-м витке. Расстояние воздушного оптического канала изменялось от 5 до 10 м без ухудшения точности измерений. Оптические каналы выбраны на длинах волн 0,85 и 0,98 мкм Специально подобранные германиевые интерференционные фильтры позволяли четко разделять выбранные каналы и исключить влияние солнечного света на оптические каналы передачи импульсов.The proposed device was tested on a stand with current conductors up to 10 kV and showed the ability to measure the average current from 0.1 to 100 A with an accuracy of 0.2%. The number of turns in coil 3 was 200 and tap 9 was on the 20th turn. The distance of the air optical channel varied from 5 to 10 m without deterioration of measurement accuracy. Optical channels were selected at wavelengths of 0.85 and 0.98 μm. Specially selected germanium interference filters made it possible to clearly separate the selected channels and to exclude the influence of sunlight on the optical transmission channels of pulses.

В процессе испытаний исследовали влияние внешних электромагнитных помех на канал передачи. Исследования показали, что колебания электромагнитного поля напряженностью до 10 В/см с частотой 50 Гц не сказываются на показаниях прибора.During the tests, the effect of external electromagnetic interference on the transmission channel was investigated. Studies have shown that fluctuations in the electromagnetic field of intensity up to 10 V / cm with a frequency of 50 Hz do not affect the readings of the device.

Сравнительные характеристики известного и предлагаемого измерителя тока приведены в табл.1. Согласно данным табл.1 предлагаемое устройство превосходит прототип по всем параметрам.Comparative characteristics of the known and proposed current meter are shown in table 1. According to the data of table 1, the proposed device exceeds the prototype in all respects.

Таблица 1.Table 1. Сравнительные характеристики известного и предлагаемого измерителя токаComparative characteristics of the known and proposed current meter № ппNo pp Параметры и характеристикиParameters and specifications Известное устройство (прототип)Known device (prototype) Предлагаемое устройствоProposed device 1one Рабочие диапазоны измерения силы тока, АOperating ranges for measuring current strength, A 0,1…300,1 ... 30 0,1…3000,1 ... 300 22 Относительная точность измерения, %Relative measurement accuracy,% 0,50.5 0,20.2 33 Тип канала передачиType of transmission channel Токи смещенияBias currents ОптическийOptic 4four Наличие дополнительного изоляции между высоковольтной линией и низковольтной измерительной аппаратуройThe presence of additional insulation between the high-voltage line and low-voltage measuring equipment естьthere is нетno 55 Вес дополнительной изоляции, кг: на 6 кВWeight of additional insulation, kg: at 6 kV 1010 нетno на 36 кВ36 kV 100one hundred нетno на 360 кВ360 kV 800800 нетno 66 Ориентировочная стоимость измерителя Estimated cost of the meter тока, тыс.руб.: на 6 кВcurrent, thousand rubles: at 6 kV 66 33 на 36 кВ36 kV 3636 15fifteen на 360 кВ360 kV 360360 100one hundred 77 Потребляемая мощность аппаратуры, ВтPower consumption of equipment, W 100one hundred 1010

Claims (1)

Датчик тока для высоковольтных линий передачи переменного напряжения, содержащий ферритовый контур, окружающий токоведущий провод, с катушкой медного провода, имеющей отвод на десятой части витков, отличающийся тем, что выходные концы катушки и отвода присоединены к преобразователям напряжения в оптические импульсы инфракрасного диапазона с частотой следования, пропорциональной силе тока в токоведущем проводе, а на расстоянии 5…10 м находятся фотоприемные блоки с фокусирующими линзами, селективными фильтрами и модулями преобразования оптических импульсов в электрические с одновременным усилением и инверсией частоты в цифровой двоичный код, причем преобразователи в оптические импульсы, подсоединенные к концам катушки и к отводу, имеют разные длины волн излучения и частоты следования импульсов.
Figure 00000001
A current sensor for high voltage alternating voltage transmission lines containing a ferrite circuit surrounding a current-carrying wire, with a copper wire coil having a tap on a tenth of turns, characterized in that the output ends of the coil and tap are connected to voltage converters in infrared optical pulses with a repetition rate proportional to the current strength in the current-carrying wire, and at a distance of 5 ... 10 m there are photodetector units with focusing lenses, selective filters and conversion modules I have optical pulses into electric ones with simultaneous amplification and frequency inversion into digital binary code, and the converters into optical pulses connected to the ends of the coil and to the tap have different radiation wavelengths and pulse repetition rates.
Figure 00000001
RU2012101902/28U 2012-01-20 2012-01-20 SENSOR FOR HIGH VOLTAGE LINES RU117014U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101902/28U RU117014U1 (en) 2012-01-20 2012-01-20 SENSOR FOR HIGH VOLTAGE LINES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101902/28U RU117014U1 (en) 2012-01-20 2012-01-20 SENSOR FOR HIGH VOLTAGE LINES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU117014U1 true RU117014U1 (en) 2012-06-10

Family

ID=46680396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012101902/28U RU117014U1 (en) 2012-01-20 2012-01-20 SENSOR FOR HIGH VOLTAGE LINES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU117014U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103886923A (en) System and method for linearly measuring position of control rod
CN100454453C (en) Low-power electronic current mutual inductor
CN110763902B (en) High-precision arbitrary waveform electromagnetic current transformer and measuring method
CN102175923A (en) Transmission line dynamic loss measurement system and method
CN103278260A (en) Gray code distributed type optical fiber temperature sensor, temperature measurement system and using method
US6437554B1 (en) High current measurement system incorporating an air-core transducer
CN103698571B (en) There is current transformer arrangement and the bus current detection method of self energizing low-power consumption
RU117014U1 (en) SENSOR FOR HIGH VOLTAGE LINES
RU2365922C1 (en) Optical-electronic current sensor
RU2578726C1 (en) Method of determining phase voltage, surface resistance and leak current for linear suspended insulator of overhead transmission line and device therefor
CN104880686B (en) A kind of portable electronic piece formula current transformer calibration device and method
CN107356895B (en) Error measurement system of high-voltage current transformer
CN212031692U (en) Wireless leakage current detector for all-type lines of low-voltage power distribution network
CN109116125A (en) The instantaneous electric field measuring system and its measurement method that a kind of combined enclosed transformer substation switch generates when acting
RU2648020C1 (en) Device for measuring ac voltage and voltage with galvanic distribution
RU2525581C1 (en) Electronic current and voltage sensor on high potential
CN111856345A (en) Broadband magnetic field sensor device and method for measuring impulse current
RU166063U1 (en) DEVICE FOR CURRENT AND VOLTAGE MEASUREMENTS IN A HIGH VOLTAGE NETWORK
RU152974U1 (en) HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE
KR101100512B1 (en) Current measuring module in test-apparatus for testing power semiconductor module
RU198991U1 (en) NON-INVASIVE DEVICE FOR REMOTE CONVERSION OF CURRENT AND VOLTAGE IN A HIGH-VOLTAGE NETWORK
RU182715U1 (en) COMBINED CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER
RU75887U1 (en) OPTICAL ELECTRONIC SENSOR
RU137955U1 (en) HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE
RU2678330C1 (en) Currents in the high-voltage oil-filled transformers, auto-transformers or electrical reactors windings measuring device

Legal Events

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

Effective date: 20140121