RU159443U1

RU159443U1 - HIGH VOLTAGE PART OF A DIGITAL MEASURING CURRENT TRANSFORMER WITH POWER TAKE-OFF FROM THE PHASE WIRES OF THE HIGH VOLTAGE TRANSMISSION LINE

Info

Publication number: RU159443U1
Application number: RU2015131578/07U
Authority: RU
Inventors: Георгий Иосифович Волович; Евгений Викторович Соломин; Дмитрий Валерианович Топольский; Ирина Геннадьевна Топольская
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Челэнергоприбор"
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Устройство источника электропитания высоковольтной части цифрового измерительного трансформатора тока с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения, содержащее трансформатор, имеющий первичную обмотку и вторичную обмотку, причем первичная обмотка включена последовательно в высоковольтную ЛЭП, преобразователь-регулятор напряжения, к одному из входных зажимов которого подключен первый вывод вторичной обмотки трансформатора, а к его выходным зажимам может быть подключена нагрузка, отличающееся тем, что между вторым выводом вторичной обмотки трансформатора и вторым входным зажимом преобразователя-регулятора включен нелинейный ограничитель тока.A power supply device of a high voltage part of a digital measuring current transformer with power take-off from a phase wire of a high voltage power transmission line, comprising a transformer having a primary winding and a secondary winding, the primary winding being connected in series to the high voltage power transmission line, a voltage-converter, to one of its input terminals the first terminal of the secondary winding of the transformer is connected, and a load can be connected to its output terminals, characterized in that that between the second terminal of the secondary winding of the transformer and the second input terminal of the converter-controller, a non-linear current limiter is connected.

Description

Настоящая полезная модель относится к относится к области электротехники и может быть использована в качестве источника питания электрооборудования на линиях высокого напряжения.This utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as a power source for electrical equipment on high voltage lines.

При отсутствии локальных источников питания при измерениях токов и напряжений в высоковольтных линиях электропередач (ЛЭП) возникает необходимость получения питания для измерительных схем непосредственно от ЛЭП. В частности, одним из измерительных приборов, получивших распространение в последнее время, является цифровой измерительный трансформатор тока.In the absence of local power sources when measuring currents and voltages in high-voltage power lines (power lines), it becomes necessary to obtain power for measuring circuits directly from power lines. In particular, one of the measuring instruments that have become widespread recently is a digital measuring current transformer.

Известен ряд технических решений, целью которых является получение энергопитания от высоковольтных ЛЭП и/или проведение измерений, в частности патенты RU 2476967 от 21.02.2012, RU 2483409 от 26.04.2012, RU 120519 от 27.04.2012, RU 2488931 от 13.02.2012, RU 2439590 от 07.10.2010, RU 2439590 от 07.10.2010, RU 139686 от 14.08.2013, RU 123606 от 14.06.2012, RU 62309 от 09.11.2006, US 5629844 от 05.04.1996, US 7489120 от 12.07.2006 заявки на изобретения RU 2009149212 от 29.05.2007, RU 2012156881 от 26.12.2012.A number of technical solutions are known, the purpose of which is to obtain power supply from high-voltage power lines and / or to take measurements, in particular, patents RU 2476967 dated 02.21.2012, RU 2483409 dated April 26, 2012, RU 120519 dated April 27, 2012, RU 2488931 dated February 13, 2012, RU 2439590 dated 10/07/2010, RU 2439590 dated 10/07/2010, RU 139686 dated 08/14/2013, RU 123606 dated 06/14/2012, RU 62309 dated 11/09/2006, US 5629844 dated 04/05/1996, US 7489120 dated 07/12/2006 applications for inventions RU 2009149212 from 05.29.2007, RU 2012156881 from 12.26.2012.

Недостатками указанных технических решений являются большое количество передаточных звеньев, ненадежность конструкции, а также наличие паразитных гармоник при работе устройств.The disadvantages of these technical solutions are a large number of transmission links, unreliable design, as well as the presence of spurious harmonics during operation of the devices.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты (патент RU 2483409 от 26.04.2012). Прототип представляет собой источник питания, содержащий трансформатор, имеющий первичную обмотку и вторичную обмотку, причем первичная обмотка включена последовательно в высоковольтную ЛЭП, преобразователь-регулятор напряжения, к одному из входных зажимов которого подключен первый вывод вторичной обмотки трансформатора, а к его выходным зажимам может быть подключена нагрузка и неполярный конденсатор, включенный между вторым выводом вторичной обмотки трансформатора и вторым входным выводом преобразователя-регулятора напряжения.Closest to the claimed technical solution is a secondary power source with power take-off from the phase wire of a high-voltage power line of industrial frequency (patent RU 2483409 from 04/26/2012). The prototype is a power source containing a transformer having a primary winding and a secondary winding, the primary winding being connected in series with a high voltage power transmission line, a voltage regulating converter, to one of the input terminals of which the first terminal of the secondary winding of the transformer is connected, and may be connected to its output terminals connected load and non-polar capacitor connected between the second terminal of the secondary winding of the transformer and the second input terminal of the Converter-voltage regulator.

Основным недостатком прототипа является большие массогабаритные параметры конденсатора необходимой емкости и повышенный уровень электромагнитных помех, вызванных резонансными явлениями.The main disadvantage of the prototype is the large mass and size parameters of the capacitor of the required capacity and the increased level of electromagnetic interference caused by resonant phenomena.

Техническая задача настоящей полезной модели заключается в получении источника электропитания высоковольтной части цифрового измерительного трансформатора тока с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения.The technical task of this utility model is to obtain a power source for the high voltage part of the digital measuring current transformer with power take-off from the phase wire of the high voltage power line.

Техническая задача достигается тем, что устройство представляет собой источник питания для измерительных приборов на линиях высокого напряжения и позволяет производить отбор энергии непосредственно от высоковольтной линии без дополнительных источников энергии.The technical problem is achieved by the fact that the device is a power source for measuring instruments on high voltage lines and allows energy extraction directly from the high voltage line without additional energy sources.

Работа источника питания для измерительных схем на линиях высокого напряжения основана на использовании энергии тока, протекающего по фазному проводу линии электропередачи.The operation of the power source for measuring circuits on high voltage lines is based on the use of current energy flowing through the phase wire of the power line.

Ниже подробно описана и иллюстрируется на фиг. 1 конструкция заявляемого устройства.Described in detail and illustrated in FIG. 1 design of the claimed device.

Устройство источника электропитания цифрового измерительного трансформатора тока содержит трансформатор 1, первичная обмотка которого включена последовательно в высоковольтную ЛЭП, а вторичная обмотка одним концом подключена к первому входному зажиму преобразователя-регулятора напряжения 2, на выходе которого находится нагрузка 3, а другим концом вторичная обмотка через нелинейный ограничитель тока 4 соединена со вторым входным зажимом преобразователя-регулятора напряжения. Преобразователь-регулятор 2 может содержать выпрямительный мост на диодах, сглаживающий конденсатор С и параллельный стабилизатор напряжения (ПСН), в качестве которого может быть использован стабилитрон. Нелинейный ограничитель тока 4 может быть выполнен на транзисторах по схеме, включающей выпрямительный мост и представленной на фиг. 2.The power supply device of the digital measuring current transformer contains a transformer 1, the primary winding of which is connected in series to the high-voltage power transmission line, and the secondary winding is connected at one end to the first input terminal of the voltage regulator-converter 2, the output of which is load 3, and the secondary winding through the nonlinear end a current limiter 4 is connected to the second input terminal of the voltage regulating converter. Converter-regulator 2 may contain a rectifier bridge on diodes, a smoothing capacitor C and a parallel voltage stabilizer (PSN), which can be used as a zener diode. Non-linear current limiter 4 can be made on transistors according to a circuit including a rectifier bridge and shown in FIG. 2.

Устройство работает следующим образом. По ЛЭП протекает переменный ток I₁ часть энергии которого используется для питания высоковольтной части цифрового измерительного трансформатора тока. Эта часть отбирается трансформатором 1, ток во вторичной обмотке которого выпрямляется, сглаживается в преобразователе-регуляторе 2, обеспечивающем также стабилизацию выходного напряжения U_d, подаваемого на нагрузку 3.The device operates as follows. An alternating current I ₁ flows through the power line, part of the energy of which is used to power the high-voltage part of the digital measuring current transformer. This part is selected by the transformer 1, the current in the secondary winding of which is rectified, smoothed in the converter-controller 2, which also provides stabilization of the output voltage U _d supplied to the load 3.

Ток в ЛЭП I₁ может изменяться в широких пределах (для измерительных трансформаторов тока погрешность нормируется при изменении первичного тока от 1% до 120% номинального тока). При больших значениях тока I₁ возрастает также ток и возникает необходимость в утилизации части энергии, отбираемой трансформатором 1 от ЛЭП. Для снижения потерь энергии и нагрева необходимо, чтобы магнитопровод трансформатора входил в насыщение при увеличении первичного тока I₁, за счет чего доля энергии, отбираемой от ЛЭП, уменьшается. Для эффективного введения магнитопровода в насыщение между вторичной обмоткой трансформатора 1 и входом преобразователя-регулятора 2 включают балластный двухполюсник. В частности, в устройстве по патенту RU 2483409 в качестве балластного двухполюсника используется конденсатор. Как показало математическое моделирование, при включении балластного конденсатора ток во вторичной обмотке трансформатора 1 содержит интенсивные высшие гармоники, создающие электромагнитные помехи. Кроме того, конденсатор имеет большие массу, габариты и стоимость. На фиг. 3 представлены графики изменения тока I₂, при токе в ЛЭП I₁ равном 20 А (кривая 1) и 2400 А (кривая 2).The current in the power line I ₁ can vary within wide limits (for measuring current transformers, the error is normalized when the primary current changes from 1% to 120% of the rated current). At large values of current I ₁ , the current also increases and there is a need to utilize part of the energy taken by the transformer 1 from the transmission line. To reduce energy losses and heating, it is necessary that the magnetic core of the transformer enters saturation with an increase in the primary current I ₁ , due to which the fraction of energy taken from the power transmission line decreases. For the effective introduction of the magnetic circuit into the saturation between the secondary winding of the transformer 1 and the input of the Converter-regulator 2 include a ballast bipolar. In particular, in the device according to patent RU 2483409, a capacitor is used as a ballast bipolar. As shown by mathematical modeling, when the ballast capacitor is turned on, the current in the secondary winding of the transformer 1 contains intense higher harmonics that create electromagnetic interference. In addition, the capacitor has a large mass, dimensions and cost. In FIG. Figure 3 shows graphs of changes in current I ₂ , with a current in the power line I ₁ equal to 20 A (curve 1) and 2400 A (curve 2).

Включение вместо балластного конденсатора нелинейного ограничителя тока 3 позволяет уменьшить силу тока I₂ и, как следствие, уменьшить электромагнитные помехи и потери энергии. Кроме того, нелинейный ограничитеь тока имеет меньшие массу, габариты и стоимость. На фиг. 4 представлены графики изменения тока I₂, при токе в ЛЭП I₁ равном 20 А (кривая 1) и 2400 А (кривая 2), полученные в результате моделирования источника питания с нелинейным ограничителем тока.The inclusion of a non-linear current limiter 3 instead of a ballast capacitor can reduce the current I ₂ and, as a result, reduce electromagnetic interference and energy loss. In addition, the nonlinear current limiter has lower mass, dimensions and cost. In FIG. Figure 4 shows the graphs of the current I ₂ , at a current in the power line I ₁ equal to 20 A (curve 1) and 2400 A (curve 2), obtained as a result of modeling a power source with a nonlinear current limiter.

Claims

A power supply device of a high voltage part of a digital measuring current transformer with power take-off from a phase wire of a high voltage power transmission line, comprising a transformer having a primary winding and a secondary winding, the primary winding being connected in series to the high voltage power transmission line, a voltage-converter, to one of its input terminals the first terminal of the secondary winding of the transformer is connected, and a load can be connected to its output terminals, characterized in that that between the second terminal of the secondary winding of the transformer and the second input terminal of the converter-controller, a non-linear current limiter is connected.