RU2096887C1 - Metalclad switchgear disconnecting device - Google Patents
Metalclad switchgear disconnecting device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2096887C1 RU2096887C1 RU93039709A RU93039709A RU2096887C1 RU 2096887 C1 RU2096887 C1 RU 2096887C1 RU 93039709 A RU93039709 A RU 93039709A RU 93039709 A RU93039709 A RU 93039709A RU 2096887 C1 RU2096887 C1 RU 2096887C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microprocessor
- input
- switchgear
- output
- fiber
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к системам релейной защиты электрооборудования и может быть использовано для подачи сигнала на аварийное отключение комплексных распределительных устройств (КРУ) при возникновении в них электрической дуги короткого замыкания. The proposed device relates to systems of relay protection of electrical equipment and can be used to signal the emergency shutdown of complex distribution devices (switchgear) in the event of an electric arc short circuit.
При разработке систем аварийной защиты электрораспределительного оборудования, в частности КРУ, встает задача отключения отдельной ячейки КРУ без отключения КРУ в целом при возникновении электрической дуги в этой ячейке, либо отключения всего КРУ, если дуга возникла одновременно в двух и более ячейках. Устройство для отключения КРУ должно охватывать все его ячейки, иметь высокое быстродействие и не реагировать на электромагнитные помехи. When developing emergency protection systems for electrical distribution equipment, in particular switchgear, the task arises of disconnecting a separate switchgear cell without disconnecting the switchgear as a whole when an electric arc occurs in this cell, or disconnecting the entire switchgear if the arc occurs simultaneously in two or more cells. The device for switching off the switchgear must cover all its cells, have high speed and not respond to electromagnetic interference.
Известно фотореле "Молния-2" [1] используемое для подачи сигнала на аварийное отключение КРУ. Устройство срабатывает при условии непосредственного попадания вспышки света от электрической дуги на фотодатчик, в качестве которого используется фоторезистор. Поэтому для отключения КРУ в целом, состоящего из нескольких ячеек, необходимо устанавливать фотодатчик в каждой ячейке и соединять их электрическим кабелем. Однако в этом случае исключается возможность отключения отдельной ячейки КРУ, а электрический кабель подвергается воздействию электромагнитных помех. It is known photocell "Lightning-2" [1] used to signal the emergency shutdown of switchgear. The device is triggered if a flash of light from an electric arc directly hits the photosensor, which uses a photoresistor. Therefore, to disable the switchgear as a whole, consisting of several cells, it is necessary to install a photosensor in each cell and connect them with an electric cable. However, in this case, the possibility of disconnecting a separate switchgear cell is excluded, and the electric cable is exposed to electromagnetic interference.
Наиболее близким техническим решением к прелагаемому является устройство дуговой защиты УДЗ-1 [2] состоящее из световода, выполненного из пластмассового волокна, фотоприемника, компаратора и исполнительного органа. Световод прокладывается в местах вероятного возникновения электрической дуги и соединяется с фотоприемником, подключенным к неинвертирующему входу компаратора, нагрузкой которого является исполнительный орган, отключающий КРУ. The closest technical solution to the proposed one is an arc protection device UDZ-1 [2] consisting of a fiber made of plastic fiber, a photodetector, a comparator and an actuator. The optical fiber is laid in places of the possible occurrence of an electric arc and is connected to a photodetector connected to a non-inverting input of the comparator, the load of which is the actuator that disconnects the switchgear.
Работает устройство следующим образом. При возникновении электрической дуги у световода подгорает или перегорает изоляционный слой. По светопроводящему каналу свет попадает на фотоприемник, где преобразуется в электрический аналог, который сравнивается на компараторе с заданным уровнем напряжения, превышение которого свидетельствует о появлении электрической дуги. В этом случае сигнал с компаратора вызывает срабатывание исполнительного органа, который отключает КРУ в целом. Данное устройство позволяет охватывать несколько ячеек за счет прокладки световода в этих ячейках. The device operates as follows. When an electric arc occurs at the fiber, the insulation layer burns or burns out. Through the light-conducting channel, light enters the photodetector, where it is converted into an electrical analog, which is compared on a comparator with a given voltage level, the excess of which indicates the appearance of an electric arc. In this case, the signal from the comparator triggers the actuator, which disables the switchgear as a whole. This device allows you to cover multiple cells by laying the fiber in these cells.
Недостатком прототипа является невозможность отключения отдельной ячейки КРУ, в которой возникла электрическая дуга. В случае возникновения электрической дуги в одной ячейке отключается КРУ в целом. The disadvantage of the prototype is the inability to disable a separate switchgear cell in which an electric arc occurred. In the event of an electric arc in one cell, the switchgear as a whole is switched off.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно обеспечение возможности отключения той ячейки КРУ, в которой возникла электрическая дуга, без отключения КРУ в целом. The aim of the invention is to expand the functionality of the device, namely, providing the ability to disable the switchgear cell in which the electric arc occurred, without disconnecting the switchgear as a whole.
Указанная цель достигается тем, что устройство для отключения ячейки КРУ, содержащее световод, фотоэлектронный преобразователь (ФЭП), к входу которого подключен световод, и исполнительный орган, дополнительно содержит второй ФЭП, блок логарифмирования отношения токов, схему ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор и n-1 исполнительных органов, где n число контролируемых ячеек КРУ, световод подключен вторым концом к входу второго ФЭП, выходы первого и второго ФЭП подключены к соответствующим входам схемы ИЛИ и блока логарифмирования, выход последнего соединен с первым входом АЦП, второй вход которого соединен с первым входом микропроцессора, выход АЦП соединен с первым входом микропроцессора, к второму входу которого подключен выход схемы ИЛИ, а остальные выходы микропроцессора соединены с соответствующими входами исполнительных органов. This goal is achieved by the fact that the device for disconnecting a switchgear cell containing a fiber, a photoelectronic converter (PEC), to the input of which a fiber is connected, and the actuator additionally contains a second photocell, a logarithm of the current ratio, an OR circuit, an analog-to-digital converter (ADC) ), the microprocessor and n-1 executive bodies, where n is the number of monitored switchgear cells, the fiber is connected by the second end to the input of the second photomultiplier, the outputs of the first and second photomultiplier are connected to the corresponding inputs of the OR circuit and the logar block of output, the output of the latter is connected to the first input of the ADC, the second input of which is connected to the first input of the microprocessor, the output of the ADC is connected to the first input of the microprocessor, the output of the OR circuit is connected to its second input, and the remaining outputs of the microprocessor are connected to the corresponding inputs of the actuators.
Существо изобретения заключается в том, что в устройстве регистрируют два световых сигнала с противоположных концов световода, возникающих в одной точке световода при попадании в эту точку через его боковую поверхность света от электрической дуги и распространяющихся по этому же световоду в его противоположные концы. По отношению амплитуд этих сигналов находят расстояние от точки попадания света электрической дуги на световод до первого ФЭП вдоль световода и, зная расположение световода в ячейках КРУ, определяют ячейку, в которой возникла электрическая дуга, и отключают ее, не отключая КРУ в целом. При возникновении электрической дуги одновременно в двух и более ячейках отключаются все КРУ. The essence of the invention lies in the fact that two light signals are recorded in the device from the opposite ends of the fiber, arising at one point of the fiber when light from an electric arc enters this point through its lateral surface and propagates through the same fiber to its opposite ends. Using the ratio of the amplitudes of these signals, find the distance from the point where the light of the electric arc hits the fiber to the first PEC along the fiber and, knowing the location of the fiber in the switchgear cells, determine the cell in which the electric arc appeared and turn it off without disconnecting the switchgear as a whole. When an electric arc occurs simultaneously in two or more cells, all switchgear are switched off.
Блок-схема устройства представлена на фиг. 1, на фиг.2 приведена схема экспериментальной установки, на фиг.3 график экспериментальной зависимости прологарифмированного отношения амплитуд выходных сигналов с ФЭП от расстояния от первого ФЭП до места возникновения световой вспышки. A block diagram of the device is shown in FIG. 1, figure 2 shows a diagram of the experimental setup, figure 3 is a graph of the experimental dependence of the prologarithmic ratio of the amplitudes of the output signals with the photomultiplier from the distance from the first photomultiplier to the place of occurrence of the light flash.
Устройство для отключения ячейки КРУ содержит световод 1, два ФЭП 2 и 3, блок логарифмирования отношения токов 4, схему ИЛИ 5, АЦП 6, микропроцессор 7 и исполнительные органы 8. Каждый конец световода подключен к входу своего ФЭП, выходы которых подключены к соответствующим входам схемы ИЛИ 5 и блока логарифмирования 4. Выход последнего соединен с первым входом АЦП 6, второй вход которого соединен с первым выходом микропроцессора, выход АЦП подключен к первому входу микропроцессора 7. Выход схемы ИЛИ 5 подключен к второму входу микропроцессора 7, а остальные выходы микропроцессора 7 соединены с соответствующими входами исполнительных органов 8, количество которых определяется числом ячеек в КРУ, охваченных заявляемым устройством. A device for disconnecting a switchgear cell contains a fiber 1, two
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Возникновение и горение электрической дуги в ячейке КРУ сопровождается интенсивным испусканием света, который попадает на боковую поверхность световода 1 с прозрачной защитной оболочкой и возбуждает в точке внутри световода 1, расположенной напротив дуги, два световых сигнала, которые распространяются по световоду в противоположные концы и поступают на ФЭП 2 и ФЭП 3, где преобразуются в электрические аналоги. Электрические сигналы через схему ИЛИ 5 поступают на микропроцессор 7, вызывая его прерывание. Одновременно сигналы с выходов ФЭП 2 и ФЭП 3 поступают на блок логарифмирования отношения токов 4, на выходе которого формируется сигнал, поступающий на АЦП 6. По прерыванию микропроцессор 7 подает команду пуска на АЦП 6. По этой команде АЦП 6 преобразует сигнал с выхода блока 4 в двоичный цифровой код, который считывается микропроцессором 7. Микропроцессор 7 осуществляет сравнение этого кода с кодами ячеек КРУ, заранее записанными в нем, и при совпадении зарегистрированного кода с кодом одной из ячеек подает сигнал на исполнительный орган, соответствующий этой ячейке, в результате чего ячейка отключается. В случае, если зарегистрированный код не совпадает с кодами ячеек, микропроцессор 7 подает сигналы на исполнительные органы всех ячеек, тем самым отключая КРУ в целом. После подачи сигнала на отключение через временной интервал, определяемый техническими характеристиками данного типа КРУ, микропроцессор 7 снова подает сигнал пуска на АЦП 6 и цикл повторяется. При наличии на выходе АЦП 6 кода, соответствующего тому, что дуга еще горит, микропроцессор 7 выдает сигналы на исполнительные органы всех ячеек, тем самым отключая КРУ в целом. The proposed device operates as follows. The occurrence and burning of an electric arc in a switchgear cell is accompanied by intense emission of light that enters the lateral surface of the fiber 1 with a transparent protective sheath and excites at the point inside the fiber 1 located opposite the arc two light signals that propagate through the fiber to opposite ends and arrive at
Принцип действия предлагаемого устройства основан на зависимости амплитуды сигнала на выходе блока логарифмирования 4 отношения токов с выходов ФЭП 2 и ФЭП 3 от расстояния x между вспышкой света, возникающей в одной точке внутри световода, и ФЭП 3. Зная это расстояние при известной прокладке световода, можно определить ячейку, где возникла дуга, что подтверждается следующим. The principle of operation of the proposed device is based on the dependence of the signal amplitude at the output of the logarithm 4 of the ratio of the currents from the outputs of the
Токи i1 и i2, возникающие в ФЭП 2 и ФЭП 3, определяются формулами:
где e коэффициент преобразования света электрической дуги в световую мощность, индуцированную в световоде;
S крутизна преобразования световой мощности в ток в ФЭП;
F освещенность световода, создаваемая светом от электрической дуги;
l длина облучения световода светом дуги;
а коэффициент затухания световой мощности в световоде;
L длина световода;
x расстояние от ФЭП 3 до ячейки, где возникла электрическая дуга.The currents i 1 and i 2 arising in the
where e is the coefficient of conversion of light from the electric arc into the light power induced in the fiber;
S the steepness of the conversion of light power to current in photomultiplier tubes;
F the illumination of the fiber generated by light from an electric arc;
l the length of the irradiation of the fiber with arc light;
and the attenuation coefficient of the light power in the fiber;
L fiber length;
x distance from the
Блок логарифмирования 4 производит математическую операцию отношения токов i1 и i2 с выходов ФЭП 2 и ФЭП 3:
Uвых=R•lg(i2/i1)+Uсмо,
где Uвых напряжение на выходе блока 4;
Uсмо, R константы, определяемые конкретным исполнением блока 4.Logarithm unit 4 performs the mathematical operation of the ratio of currents i 1 and i 2 from the outputs of the
U o out = R • log (i 2 / i 1 ) + U cmo ,
where U o voltage at the output of block 4;
U smo , R constants determined by the specific execution of block 4.
Подставляя (1) и (2) в (3) и проводя необходимые математические преобразования, получим для определения x формулу:
Микропроцессор 7 по этой формуле определяет x и сравнивает его с расстоянием от ФЭП 3 до каждой ячейки, определенными заранее и введенными в микропроцессор 7. При попадании x в интервал [Xn, Xn + dXn] для n-й ячейки микропроцессор 7 выдает сигнал на исполнительный орган, соответствующий этой ячейке, и последняя отключается.Substituting (1) and (2) into (3) and carrying out the necessary mathematical transformations, we obtain the formula for determining x:
The microprocessor 7 determines x by this formula and compares it with the distance from the
Пример конкретного выполнения заявляемого устройства:
световод 1 нерегулируемый волоконно-оптический жгут с прозрачной защитной оболочкой, выполненный по чертежу 5AC503582-14;
ФЭП 2 и ФЭП 3 фотодиоды ФД263;
блок логарифмирования отношения токов выполнен в соответствии с [3]
схема ИЛИ 5 серии 564;
АЦП 6 микросхема К1113ПВ1;
микропроцессор 7 серии К580;
исполнительные органы 8 электромагнитные реле типа РПГ-5-212073.An example of a specific implementation of the claimed device:
optical fiber 1 unregulated fiber optic bundle with a transparent protective sheath, made according to drawing 5AC503582-14;
the current ratio logarithm unit is made in accordance with [3]
circuit OR 5 series 564;
ADC 6 chip K1113PV1;
microprocessor 7 series K580;
executive bodies 8 electromagnetic relays type RPG-5-212073.
Для подтверждения работоспособности устройства была экспериментально исследована функциональная зависимость вида:
ln(i1/i2)=f(x)
Экспериментальная установка приведена на фиг. 2. Она состоит из световода 1 вышеуказанного типа длиной 20 м, двух ФЭП 2, 3 также указанных типов, двух АЦП 9, 10 типа СПН33 [4] блоков оперативно-запоминающих устройств типа СОЗУ7 11, 12 [4] блока управления СМБУ13 [4] ПЭВМ типа РС/АТ 14, связанной с СМБУ13 последовательным каналом RS232, а также генератора световых импульсов СГС-251 15 [4]
С помощью генератора создавались световые импульсы, которые освещали боковую поверхность световода 1, при этом измеряли расстояние между точкой освещения световода и ФЭП 2 x. Свет, индуцированный световым импульсом в световоде, преобразовывался на ФЭП 2, 3 в электрические аналоги, которые измерялись блоками СПН33, СОЗУ7, СМБУ13 и по RS232 передавались в ПЭВМ РС/АТ, где определялись амплитуды импульсов и находилось логарифмическое отношение амплитуд ln(i1/i2). В ПЭВМ РС/АТ вручную заносили значения x.To confirm the operability of the device, the functional dependence of the form was experimentally investigated:
ln (i 1 / i 2 ) = f (x)
The experimental setup is shown in FIG. 2. It consists of a fiber optic cable 1 of the aforementioned type, 20 m long, two
Using the generator, light pulses were created that illuminated the lateral surface of the fiber 1, while the distance between the light point of the fiber and the PEC 2 x was measured. The light induced by the light pulse in the fiber was converted at the
Результаты экспериментов приведены в виде графика на фиг.3. По оси ординат отложены значения ln(i1/i2), а по оси абсцисс значения x. График в пределах погрешности измерения имеет линейный характер, что подтверждает верность формулы (4).The experimental results are shown in graph form in figure 3. The ordinates show ln (i 1 / i 2 ), and the abscissa represents x. The graph within the measurement error is linear in nature, which confirms the validity of formula (4).
Таким образом, предлагаемое устройство для отключения КРУ в сравнении с прототипом обеспечивает выборочное отключение ячейки КРУ при возникновении в ней электрической дуги без отключения КРУ в целом, а при возникновении электрической дуги одновременно в двух и более ячейках отключается все КРУ, т. е. функциональные возможности. Thus, the proposed device for disabling the switchgear in comparison with the prototype provides selective disconnection of the switchgear cell when an electric arc occurs in it without disconnecting the switchgear as a whole, and when an electric arc occurs in two or more cells simultaneously, all switchgear is disconnected, i.e., functionality .
Claims (1)
X (Uсмо Uвых) / (0,2 • а • R) + L / 2,
где X расстояние от второго фотоэлектронного преобразователя до ячейки КРУ, где возникла электрическая дуга;
Uв ы х напряжение на выходе блока логарифмирования отношения токов;
Uс м о, R константы, определяемые конкретным исполнением блока логарифмирования отношения токов;
а коэффициент затухания световой мощности в световоде;
L длина световода.A device for disconnecting a switchgear cell containing a fiber, a photoelectronic converter, to the input of which a fiber is connected, and an actuator, characterized in that it further comprises a second photoelectric converter, a current ratio logarithm unit, an OR circuit, an analog-to-digital converter, a microprocessor, and n 1 actuators, where n is the number of monitored cells, the optical fiber is connected by the second end to the input of the second photoelectric converter, the outputs of the photoelectric converters under are connected to the corresponding inputs of the OR circuit and the logarithm unit, the output of which is connected to the inputs of the analog-to-digital converter, the output of the latter is connected to the first input of the microprocessor, to the second input of which the output of the OR circuit is connected, and the outputs of the microprocessor are connected to the corresponding inputs of the actuators, and the microprocessor is made with the ability to implement a function
X (U cm U U out ) / (0.2 • a • R) + L / 2,
where X is the distance from the second photoelectronic converter to the switchgear cell where the electric arc occurred;
U u t output voltage logarithm unit current ratio;
U with m o , R constants determined by the specific execution of the block of the logarithm of the ratio of currents;
and the attenuation coefficient of the light power in the fiber;
L is the length of the fiber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93039709A RU2096887C1 (en) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | Metalclad switchgear disconnecting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93039709A RU2096887C1 (en) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | Metalclad switchgear disconnecting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93039709A RU93039709A (en) | 1996-10-10 |
RU2096887C1 true RU2096887C1 (en) | 1997-11-20 |
Family
ID=20146135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93039709A RU2096887C1 (en) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | Metalclad switchgear disconnecting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2096887C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004032301A1 (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-15 | Federal State Unitary Enterprise 'research Institute Of Pulse Technique' (Fgup Niiit) | Fibre-optical sensor for open electric arc |
RU2776661C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-07-22 | Владимир Михайлович Левин | Fibre-optic electric arc sensor |
-
1993
- 1993-08-04 RU RU93039709A patent/RU2096887C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Современные средства релейной защиты и противоаварийной автоматики. Каталог спецэкспозиции.- М.: Союзтехэнерго, 1989, с. 15. 2. Никитаев О.В., Селиванин А.У. Применение дуговых защит в комплексных распределительных устройствах сельскохозяйственных подстанций. Эксплуатация устройств сельскохозяйственного электроснабжения. Сборник научных трудов.- М., 1989, с. 44. 3. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. - М.: Советское радио, 1979, с. 179. 4. Система функциональных блоков и устройств преобразования информации СУПИ. Каталог.- М., 1985, с. 9, 25, 34. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004032301A1 (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-15 | Federal State Unitary Enterprise 'research Institute Of Pulse Technique' (Fgup Niiit) | Fibre-optical sensor for open electric arc |
RU2776661C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-07-22 | Владимир Михайлович Левин | Fibre-optic electric arc sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI77952C (en) | LJUSBAOGSRELAE. | |
JPS6437134A (en) | Optical regenerator for locating fault in optical transmission system | |
AU2006351139B2 (en) | Method and system for fiber-optic monitoring of spatially distributed components | |
EP0885376A4 (en) | Optically programmed encoder apparatus and methods | |
RU2096887C1 (en) | Metalclad switchgear disconnecting device | |
SE409818B (en) | FLAME PROTECTION DEVICE FOR ELECTRICAL CABLE INSTALLATIONS | |
DE69222022D1 (en) | Optical current measuring device in a system with grounded metal encapsulation | |
RU2120167C1 (en) | Metalclad switchgear cubicle disconnecting device | |
RU2237332C2 (en) | Open electric arc fiber-optic pickup | |
RU2168826C1 (en) | Arc-protection device for disconnecting metalclad switchgear cubicle | |
RU5893U1 (en) | ARC PROTECTION DEVICE | |
RU2401495C1 (en) | Open electric arc distributive sensor | |
RU2539963C1 (en) | Fibre-optical arc blowout device with identification of electric arc location | |
RU201607U1 (en) | Arc protection device | |
JPS5769228A (en) | Deterioration detection system for optical transmitting circuit | |
Kim et al. | Spatially-resolved measurement of arc flash event based on transmission loss of plastic optical fiber | |
JPS565505A (en) | Electric power transmission system | |
JPS576367A (en) | Method for detecting partial discharge of power cable | |
JPS56138346A (en) | Control system for multipoint line | |
JPS5568750A (en) | Optical transmission system | |
RU2294042C2 (en) | Arc protection pickup with enhanced noise immunity | |
JPS5533659A (en) | Troubled point locator of power cable | |
RU93039709A (en) | DEVICE FOR DISABLING COMPLEX DISTRIBUTION DEVICES | |
SU1249323A1 (en) | Device for checking the bearing of the contacting surfaces | |
JPS5516552A (en) | Photo transmission system |