RU156167U1

RU156167U1 - Счетчик электрической энергии для тяговых подстанций и подвижного состава железнодорожного транспорта с питанием от сети постоянного тока

Info

Publication number: RU156167U1
Application number: RU2015100595/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Чижма; Андрей Александрович Лаврухин; Андрей Геннадьевич Малютин; Андрей Сергеевич Окишев; Юрий Владимирович Плотников; Федор Васильевич Чегодаев
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2015-11-10

Abstract

Счетчик электрической энергии для тяговых подстанций и подвижного состава железнодорожного транспорта с питанием от сети постоянного тока, содержащий микропроцессорный измеритель электроэнергии, первый вход которого подключен через делитель напряжения к высоковольтной шине высоковольтной силовой сети, второй и третий входы подключены параллельно шунту, включенному в низковольтную шину высоковольтной силовой сети, отличающийся тем, что высоковольтная шина высоковольтной силовой сети через емкостной делитель напряжения, состоящий из последовательно и параллельно соединенных конденсаторов, подключена к входу выпрямителя, выходом связанного со входом стабилизатора напряжения, к выходу которого присоединен вход напряжения питания микропроцессорного счетчика электроэнергии, передающего информацию об измеренной электроэнергии во внешнюю сеть с помощью волоконно-оптической линии связи.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для учета электроэнергии в сетях постоянного тока железнодорожного транспорта и может быть использована на тяговых подстанциях и электроподвижном составе постоянного тока.

Известен счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта (Патент РФ на полезную модель №19327), содержащий измерительный преобразователь электроэнергии в количество импульсов, первичный измерительный преобразователь напряжения и токовый шунт, делитель напряжения, выпрямитель мостового типа, блок питания. В полезной модели предусмотрено питание измерительного преобразователя от сети постоянного напряжения с уровнем порядка 3,3 кВ, понижение уровня напряжения осуществляется с помощью резистивного делителя напряжения.

Недостатком предложенного технического решения является большая мощность, рассеиваемая на резистивном делителе напряжения, и, соответственно, чрезмерный нагрев резисторов. Для обеспечения питания измерительного преобразователя и гальванической развязки по питанию используется блок питания с развязкой с помощью импульсного трансформатора.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта (Патент РФ на изобретение №2298195), содержащий измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, первичный преобразователь напряжения, токовый шунт, блок питания с трансформатором, первичная обмотка которого включена последовательно с конденсатором.

Недостатком предложенного решения является наличие трансформатора, предназначенного для передачи на вход измерительного преобразования энергии выпрямленного сигнала, полученного выделением пульсаций из сигнала постоянного напряжения высоковольтной сети, понижения уровня переменного напряжения и гальванической развязки измерительного преобразователя энергии по цепи питания. Наличие трансформатора обуславливает высокий вес и габариты устройства. Пробой изоляции трансформатора вызовет попадание высокого напряжения на вход измерительного преобразователя энергии.

Целью предложенной полезной модели является снижение массы, габаритов и повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в счетчике электрической энергии для тяговых подстанций и подвижного состава железнодорожного транспорта с питанием от сети постоянного тока, содержащем микропроцессорный измеритель электроэнергии, первый вход которого подключен к через измерительный делитель напряжения к высоковольтной шине высоковольтной силовой сети, второй и третий входы подключены параллельно шунту, включенному в низковольтную шину высоковольтной силовой сети, дополнительно включен емкостной делитель напряжения, состоящий из последовательно и параллельно соединенных конденсаторов, входом соединенный с высоковольтной шиной высоковольтной силовой сети, выходом подключенный к входу выпрямителя, выходом связанного с входом стабилизатора напряжения, к выходу которого присоединен вход напряжения питания микропроцессорного измерителя электроэнергии, передающего информацию об измеренной электроэнергии на верхний уровень информационной системы (на чертеже не показана) с помощью волоконно-оптической линии связи.

В системе отсутствует гальваническая изоляция от высоковольтной силовой сети, напряжение общего провода системы равно напряжению низковольтной шины высоковольтной силовой сети. Применение волоконно-оптической линии связи исключает использование гальванической изоляции в самом счетчике. Выделение переменной составляющей постоянного напряжения высоковольтной силовой сети и уменьшение уровня напряжения пульсаций осуществляется с помощью емкостного делителя напряжения, построенного из высоковольтных конденсаторов.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Счетчик электрической энергии для тяговых подстанций и подвижного состава железнодорожного транспорта с питанием от сети постоянного тока содержит микропроцессорный измеритель электроэнергии (МИЭ) 6, измерительными входами подключенный к шинам высоковольтной силовой сети, причем высоковольтная шина 11 через измерительный делитель напряжения (ИДН) 8 связана с первым входом микропроцессорного измерителя электроэнергии, а второй и третий входы подключены к токовому шунту (R_Ш) 9, включенному в разрыв низковольтного шины 10. Делитель напряжения (ДН) 1, состоящий из последовательно включенного конденсатора (C₁)2 и параллельно включенного конденсатора (C₂)₃, предназначен для выделения пульсаций напряжения высоковольтной силовой сети, доходящих до 200 В. Выпрямитель (В) 4 преобразует переменное напряжения с выхода делителя в постоянное, стабилизатор напряжения (СН) 5 обеспечивает стабильный уровень постоянного напряжения для питания МИЭ 6. Микропроцессорный измеритель электроэнергии ведет подсчет отданной и рекуперированной энергии, запоминает данные в цифровом виде, передает цифровые данные по волоконно-оптической линии связи на верхний уровень информационной системы (на чертеже не показан), где осуществляется индикация показаний счетчика и интеграция показаний для нескольких счетчиков.

Устройство работает следующим образом. Сигналы, пропорциональные напряжению и току высоковольтной силовой цепи, подаются на входы напряжения U и тока I соответственно МИЭ, который в соответствии с заложенной в него программой измеряет отданную и рекуперированную электроэнергию, хранит данные и по запросу передает данные через волоконно-оптическую линию связи на верхний уровень информационной системы. Волоконно-оптическая линия связи обеспечивает гальваническую развязку, и позволяет работать предлагаемому устройству непосредственно в высоковольтной зоне, имея гальваническую связь с высоковольтной силовой сетью.

Напряжение высоковольтной силовой сети имеет номинальное значение, равное 3,3 кВ, при этом уровень пульсаций достигает 200 В. Входной конденсатор делителя напряжения C₁ 1 отделяет постоянную составляющую напряжения, соединение двух конденсаторов - C₁ 1 и C₂ 2 образуют делитель напряжения, уменьшающий уровень пульсаций до требуемых значений. Далее переменное напряжение с выхода ДН 1 преобразуется в постоянное на выпрямителе 4, стабилизируется с помощью стабилизатора 5 и подается для питания микропроцессорного измерителя электроэнергии 6.

Применение предлагаемого счетчика позволит снизить массогабаритные параметры за счет исключения трансформатора, использование волоконно-оптической линии связи осуществляет передачу цифровых данных на верхний уровень информационной системы и гальваническую изоляцию предлагаемого счетчика, что позволит исключить гальваническую изоляцию в цепи питания в самом счетчике и повысит надежность устройства.