RU210597U1

RU210597U1 - DIGITAL CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER

Info

Publication number: RU210597U1
Application number: RU2021136822U
Authority: RU
Inventors: Андрей Анатольевич Яблоков; Владимир Дмитриевич Лебедев; Дмитрий Антониевич Лебедев; Алексей Владимирович Наумов; Сергей Владимирович Миронов
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к цифровым измерительным устройствам постоянного и переменного токов. В цифровом трансформаторе тока и напряжения, содержащем металлический составной разборный корпус, центральная часть которого является токопроводом с внутренней полостью, основной комплект и резервный комплект, полностью идентичный основному, каждый комплект включает питающий электромагнитный трансформатор, измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушку Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током, первый электронный блок, подключенный к первому блоку питания, соединенному с блоком резервного питания, блок разделительных трансформаторов, первичный преобразователь напряжения и кабели оптических каналов, помещенные внутрь опорного изолятора, второй электронный блок, соединенный со вторым блоком питания, расположенные на низковольтной стороне, имеющие аппаратные и оптические порты для подключения внешних устройств; при этом питающий электромагнитный трансформатор подключен к блоку питания, соединенному через блок разделительных трансформаторов, и оптический кабель для питания при помощи системы оптической накачки со вторым блоком питания, измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушка Роговского подключены к первому электронному блоку, к которому подключен первичный преобразователь напряжения и второй электронный блок посредством двух оптических кабелей для передачи данных и оптического кабеля синхронизации, во внутренней полости токопровода размещены первые электронные блоки, первые блоки питания и блоки резервного питания основного и резервного комплектов, с одной стороны токопровода в съемной части корпуса размещены измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушка Роговского основного комплекта, а с другой стороны во второй съемной части корпуса размещены измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушка Роговского резервного комплекта, каждый комплект дополнительно содержит систему высоковольтных конденсаторов, при этом система высоковольтных конденсаторов основного комплекта подключена к разъему заземления и к первому блоку питания основного комплекта, а система высоковольтных конденсаторов резервного комплекта подключена к разъему заземления и к первому блоку питания резервного комплекта. Технический результат: обеспечение автономности работы устройства при низких нагрузочных токах в нормальном режиме эксплуатации.The utility model relates to measuring technology, in particular to digital measuring devices for direct and alternating currents. In a digital current and voltage transformer containing a metal composite demountable case, the central part of which is a current conductor with an internal cavity, the main set and the backup set, completely identical to the main one, each set includes a supply electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, a DC and AC sensor and Rogowski coil, covering the current conductor with the measured current, the first electronic unit connected to the first power supply connected to the backup power supply, the isolation transformer unit, the primary voltage converter and the optical channel cables placed inside the support insulator, the second electronic unit connected to the second unit power supplies located on the low-voltage side, having hardware and optical ports for connecting external devices; at the same time, the supply electromagnetic transformer is connected to a power supply unit connected through a block of isolating transformers, and an optical cable for power supply using an optical pumping system with a second power supply unit, a measuring electromagnetic current transformer, a direct and alternating current sensor and a Rogowski coil are connected to the first electronic unit, to which the primary voltage converter and the second electronic unit are connected by means of two optical cables for data transmission and an optical synchronization cable, the first electronic units, the first power supplies and backup power supplies of the main and backup sets are located in the internal cavity of the current duct, on one side of the current duct in the removable part the housing contains a measuring electromagnetic current transformer, a DC and AC current sensor and a Rogowski coil of the main set, and on the other side, a measuring electromagnetic transformer is placed in the second removable part of the housing. current regulator, DC and AC current sensor and Rogowski backup kit coil, each kit additionally contains a system of high-voltage capacitors, while the system of high-voltage capacitors of the main kit is connected to the ground connector and to the first power supply unit of the main kit, and the system of high-voltage capacitors of the backup kit is connected to the connector ground and to the first power supply of the backup set. EFFECT: ensuring the autonomy of the device at low load currents in normal operation.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к цифровым измерительным устройствам постоянного и переменного токов.The utility model relates to measuring technology, in particular to digital measuring devices for direct and alternating currents.

Известен цифровой трансформатор тока и напряжения (Патент на полезную модель РФ №174357, МПК G01R 19/00, 2017 г.), содержащий питающий электромагнитный трансформатор, измерительный электромагнитный трансформатор тока, магнитотранзисториый преобразователь и пояс Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током; цилиндрический шунт с внутренней полостью, включенный в рассечку токопровода; электронный блок, блок резервного питания, помещенные внутрь шунта; два оптических канала и блок разделительных трансформаторов, помещенные внутрь опорного изолятора; блок питания, расположенный на низковольтной стороне, содержит второй питающий электромагнитный трансформатор, второй измерительный электромагнитный трансформатор тока, второй магнитотранзисториый преобразователь, второй пояс Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током, второй блок питания, помещенный внутрь шунта, третий оптический канал и первичный преобразователь напряжения, помещенные в опорный изолятор, второй электронный блок, расположенный на низковольтной стороне и имеющий для подключения внешних устройств не менее восьми аппаратных портов, из которых не менее четырех оптические, а первый блок питания имеет для подключения внешних устройств не менее двух аппаратных портов, из которых не менее чем один оптический, первый электронный блок включает основной и резервный блоки оцифровки обработки и передачи данных, второй электронный блок также включает основной и резервный блоки оцифровки обработки и передачи данных, при этом первый питающий электромагнитный трансформатор и второй питающий электромагнитный трансформатор подключены ко второму блоку питания, к первому электронному блоку подключены потенциальные электроды шунта, первый пояс Роговского, второй пояс Роговского, первый магнитотранзисториый преобразователь, второй магнитотранзисториый преобразователь, первый измерительный электромагнитный трансформатор тока, второй электромагнитный трансформатор тока, первичный преобразователь напряжения и второй блок питания, к которому подключены блок резервного питания, блок разделительных трансформаторов и через второй оптический канал - первый блок питания, который также подключен к блоку разделительных трансформаторов и ко второму электронному блоку, подключенному через первый и третий оптические каналы к первому электронному блоку, при том первый и второй питающие электромагнитные трансформаторы расположены симметрично относительно цилиндрического шунта, первый и второй измерительные электромагнитные трансформаторы тока расположены симметрично относительно цилиндрического шунта, первый и второй магнитотранзисторные преобразователи расположены симметрично относительно цилиндрического шунта, первый и второй пояса Роговского расположены симметрично относительно цилиндрического шунта.A digital current and voltage transformer is known (Utility Model Patent of the Russian Federation No. 174357, IPC G01R 19/00, 2017), containing a supply electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, a magnetotransistor converter and a Rogowski belt, covering a conductor with a measured current; a cylindrical shunt with an internal cavity, included in the dissection of the conductor; electronic unit, backup power unit placed inside the shunt; two optical channels and a block of isolating transformers placed inside the support insulator; the power supply located on the low-voltage side contains a second supply electromagnetic transformer, a second measuring electromagnetic current transformer, a second magnetotransistor converter, a second Rogowski coil, covering a current conductor with a measured current, a second power supply placed inside the shunt, a third optical channel and a primary voltage converter, placed in the support insulator, the second electronic unit, located on the low-voltage side and having at least eight hardware ports for connecting external devices, of which at least four are optical, and the first power supply unit has at least two hardware ports for connecting external devices, of which not less than one optical, the first electronic unit includes the main and backup digitization units for data processing and transmission, the second electronic unit also includes the main and backup digitization units for data processing and transmission, while the first supply electromagnetic transformer p and the second supply electromagnetic transformer are connected to the second power supply, the potential electrodes of the shunt are connected to the first electronic unit, the first Rogowski coil, the second Rogowski coil, the first magnetotransistor converter, the second magnetotransistor converter, the first measuring electromagnetic current transformer, the second electromagnetic current transformer, the primary converter voltage and the second power supply, to which the backup power supply, the block of isolation transformers are connected, and through the second optical channel - the first power supply, which is also connected to the block of isolation transformers and to the second electronic unit connected through the first and third optical channels to the first electronic unit , while the first and second supply electromagnetic transformers are located symmetrically relative to the cylindrical shunt, the first and second measuring electromagnetic current transformers are located symmetrically relative to of the cylindrical shunt, the first and second magnetotransistor transducers are located symmetrically with respect to the cylindrical shunt, the first and second Rogowski coils are located symmetrically with respect to the cylindrical shunt.

Недостатками указанного устройства являются недостаточная надежность из-за отсутствия резервирования электронных блоков, блоков питания, резервных блоков питания, первичных преобразователей напряжения, каналов передачи информации и сигналов синхронизации. При повреждении любого из указанных элементов устройство перестает функционировать, что приводит к отсутствию данных о токах и напряжениях на входе терминалов релейной защиты и автоматики и других устройств цифровой подстанции. Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности длительной работы устройства при отсутствии питания от собственных нужд при низких нагрузочных токах.The disadvantages of this device are insufficient reliability due to the lack of redundancy of electronic units, power supplies, backup power supplies, primary voltage converters, information transmission channels and synchronization signals. If any of the specified elements is damaged, the device ceases to function, which leads to a lack of data on currents and voltages at the input of relay protection and automation terminals and other devices of a digital substation. The disadvantage of this device is the lack of long-term operation of the device in the absence of power from their own needs at low load currents.

Известен цифровой трансформатор тока и напряжения (Патент на полезную модель РФ №196893, МПК G01R 19/00, 2020 г.), принятый за прототип, содержащий основной комплект, включающий питающий электромагнитный трансформатор, измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушку Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током, первый электронный блок, подключенный к первому блоку питания, соединенному с блоком резервного питания, блок разделительных трансформаторов, первичный преобразователь напряжения и кабели оптических каналов, помещенные внутрь опорного изолятора, второй электронный блок, соединенный со вторым блоком питания, расположенные на низковольтной стороне, имеющие аппаратные и оптические порты для подключения внешних устройств; при этом питающий электромагнитный трансформатор подключен к блоку питания, соединенному через блок разделительных трансформаторов и оптический кабель для питания при помощи системы оптической накачки со вторым блоком питания, измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушка Роговского подключены к первому электронному блоку, к которому подключен первичный преобразователь напряжения и второй электронный блок посредством двух оптических кабелей для передачи данных и оптического кабеля синхронизации; резервный, полностью идентичный основному, комплект, металлический корпус, выполненный составным и разборным, центральная часть которого является токопроводом с внутренней полостью для размещения первого электронного блока, первого блока питания и блока резервного питания основного и резервного комплектов, с одной стороны которого в съемной части корпуса размещены измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушка Роговского основного комплекта, а с другой стороны во второй съемной части корпуса размещены измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушка Роговского резервного комплекта, вторые электронные блоки основного и резервного комплектов выполнены с возможностью параллельного подключения к цифровым трансформаторам тока и напряжения соседних фаз, к GPS антенне, к устройству синхронизации, выдающему сигнал 1PPS, и через коммутаторы к устройству синхронизации, работающему по протоколу РТР, и к устройству-потребителю метрологической информации, и имеют каждый не менее тринадцати аппаратных портов для подключения внешних устройств, из которых не менее девяти оптических, вторые блоки питания основного и резервного комплектов выполнены с возможностью параллельного подключения к системе собственных нужд подстанции и системе оптической накачки и имеют каждый не менее двух аппаратных портов для подключения внешних устройств, из которых не менее чем один оптический.A digital current and voltage transformer is known (Utility model patent of the Russian Federation No. 196893, IPC G01R 19/00, 2020), adopted as a prototype, containing a main kit, including a supply electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, a DC and AC current sensor and Rogowski coil, covering the current conductor with the measured current, the first electronic unit connected to the first power supply connected to the backup power supply, the isolation transformer unit, the primary voltage converter and the optical channel cables placed inside the support insulator, the second electronic unit connected to the second unit power supplies located on the low-voltage side, having hardware and optical ports for connecting external devices; at the same time, the supply electromagnetic transformer is connected to a power supply unit connected through a block of isolating transformers and an optical cable for power supply using an optical pumping system with a second power supply unit, a measuring electromagnetic current transformer, a direct and alternating current sensor and a Rogowski coil are connected to the first electronic unit, to to which the primary voltage converter and the second electronic unit are connected by means of two optical cables for data transmission and an optical synchronization cable; redundant, completely identical to the main set, a metal case made of a composite and collapsible, the central part of which is a current conductor with an internal cavity for placing the first electronic unit, the first power supply unit and the backup power supply unit of the main and backup sets, on one side of which in the removable part of the case there is a measuring electromagnetic current transformer, a direct and alternating current sensor and a coil of the Rogowski main set, and on the other side in the second removable part of the housing there is a measuring electromagnetic current transformer, a direct and alternating current sensor and a coil of the Rogowski backup set, the second electronic units of the main and backup sets made with the possibility of parallel connection to digital current and voltage transformers of neighboring phases, to a GPS antenna, to a synchronization device that outputs a 1PPS signal, and through switches to a synchronization device operating under the P protocol TR, and to the device-consumer of metrological information, and each have at least thirteen hardware ports for connecting external devices, of which at least nine are optical, the second power supplies of the main and backup sets are made with the possibility of parallel connection to the auxiliary system of the substation and the optical system. pumping and each have at least two hardware ports for connecting external devices, of which at least one is optical.

Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности длительной работы устройства при отсутствии питания от собственных нужд при низких нагрузочных токах. Питание от линии электропередачи при низких нагрузочных токах невозможно организовать от питающего трансформатора тока. Кроме того, устройство не может работать автономно от системы собственных нужд при низких нагрузочных токах в нормальном режиме эксплуатации. Блок резервного питания обеспечивает только кратковременное питание электронных блоков.The disadvantage of this device is the lack of long-term operation of the device in the absence of power from their own needs at low load currents. Power from the power line at low load currents cannot be organized from the supply current transformer. In addition, the device cannot operate autonomously from the auxiliary system at low load currents in normal operation. The backup power supply provides only short-term power to the electronic units.

Технической задачей является обеспечение автономности (от системы собственных нужд) работы устройства при низких нагрузочных токах в нормальном режиме эксплуатации.The technical task is to ensure autonomy (from the auxiliary system) of the device operation at low load currents in normal operation.

Технический результат достигается тем, что в цифровом трансформаторе тока и напряжения, содержащем металлический составной разборный корпус, центральная часть которого является токопроводом с внутренней полостью, основной комплект и резервный комплект, полностью идентичный основному, каждый комплект включает питающий электромагнитный трансформатор, измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушку Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током, первый электронный блок, подключенный к первому блоку питания соединенному с блоком резервного питания, блок разделительных трансформаторов, первичный преобразователь напряжения и кабели оптических каналов, помещенные внутрь опорного изолятора, второй электронный блок, соединенный со вторым блоком питания, расположенные на низковольтной стороне, имеющие аппаратные и оптические порты для подключения внешних устройств; при этом питающий электромагнитный трансформатор подключен к блоку питания соединенному через блок разделительных трансформаторов и оптический кабель для питания при помощи системы оптической накачки со вторым блоком питания, измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушка Роговского подключены к первому электронному блоку, к которому подключен первичный преобразователь напряжения и второй электронный блок посредством двух оптических кабелей для передачи данных и оптического кабеля синхронизации, во внутренней полости токопровода размещены первые электронные блоки, первые блоки питания и блоки резервного питания основного и резервного комплектов, с одной стороны токопровода в съемной части корпуса размещены измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушка Роговского основного комплекта, а с другой стороны во второй съемной части корпуса размещены измерительный электромагнитный трансформатор тока, датчик постоянного и переменного тока и катушка Роговского резервного комплекта, каждый комплект дополнительно содержит систему высоковольтных конденсаторов, при этом система высоковольтных конденсаторов основного комплекта подключена к разъему заземления и к первому блоку питания основного комплекта, а система высоковольтных конденсаторов резервного комплекта подключена к разъему заземления и к первому блоку питания резервного комплекта. Вторые электронные блоки основного и резервного комплектов выполнены с возможностью параллельного подключения к цифровым трансформаторам тока и напряжения соседних фаз, к GPS антенне, к устройству синхронизации выдающему сигнал 1PPS и через коммутаторы к устройству синхронизации работающему по протоколу РТР и к устройству-потребителю метрологической информации, и имеют каждый не менее тринадцати аппаратных портов для подключения внешних устройств, из которых не менее девяти оптических. Вторые блоки питания основного и резервного комплектов выполнены с возможностью параллельного подключения к системе собственных нужд подстанции и системе оптической накачки и имеют каждый не менее двух аппаратных портов для подключения внешних устройств, из которых не менее чем один оптический.The technical result is achieved by the fact that in a digital current and voltage transformer containing a metal composite demountable case, the central part of which is a current conductor with an internal cavity, the main set and the backup set, completely identical to the main one, each set includes a supply electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, DC and AC current sensor and Rogowski coil covering the current conductor with the measured current, the first electronic unit connected to the first power supply unit connected to the backup power supply unit, isolation transformer unit, primary voltage converter and optical channel cables placed inside the support insulator, the second electronic unit , connected to the second power supply, located on the low-voltage side, having hardware and optical ports for connecting external devices; at the same time, the supply electromagnetic transformer is connected to a power supply unit connected through a block of isolating transformers and an optical cable for power supply using an optical pumping system with a second power supply unit, a measuring electromagnetic current transformer, a direct and alternating current sensor and a Rogowski coil are connected to the first electronic unit, to which the primary voltage converter and the second electronic unit are connected by means of two optical cables for data transmission and an optical synchronization cable, the first electronic units, the first power supplies and backup power supplies of the main and backup sets are placed in the internal cavity of the current duct, on one side of the current duct in the removable part of the housing a measuring electromagnetic current transformer, a direct and alternating current sensor and a coil of the Rogowski main set, and on the other hand, a measuring electromagnetic transformer is placed in the second removable part of the housing current generator, DC and AC current sensor and Rogowski backup kit coil, each kit additionally contains a system of high-voltage capacitors, while the system of high-voltage capacitors of the main kit is connected to the ground connector and to the first power supply unit of the main kit, and the system of high-voltage capacitors of the backup kit is connected to the connector ground and to the first power supply of the backup set. The second electronic units of the main and backup sets are configured to be connected in parallel to digital current and voltage transformers of adjacent phases, to a GPS antenna, to a synchronization device that outputs a 1PPS signal and through switches to a synchronization device operating according to the PTP protocol and to a metrological information consumer device, and each have at least thirteen hardware ports for connecting external devices, of which at least nine are optical. The second power supply units of the main and backup sets are made with the possibility of parallel connection to the auxiliary system of the substation and the optical pumping system and each have at least two hardware ports for connecting external devices, of which at least one is optical.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. На чертеже использованы следующие обозначения. Основной комплект: питающий электромагнитный трансформатор 1, измерительный электромагнитный трансформатор тока 2, датчик постоянного и переменного тока 3, катушка Роговского 4, первый электронный блок 5, первый блок питания 6, блок резервного питания 7, блок разделительных трансформаторов 8, первичный преобразователь напряжения 9, оптический кабель 10 для питания при помощи системы оптической накачки, оптический кабель 11 для передачи данных, оптический кабель 12 для передачи данных, оптический кабель 13 синхронизации, второй электронный блок 14, второй блок питания 15, система высоковольтных конденсаторов 16; резервный комплект: питающий электромагнитный трансформатор 1', измерительный электромагнитный трансформатор тока 2', датчик постоянного и переменного тока 3', катушка Роговского 4', первый электронный блок 5', первый блок питания 6', блок резервного питания 7', блок разделительных трансформаторов 8', первичный преобразователь напряжения 9', оптический кабель 10' для питания при помощи системы оптической накачки, оптический кабель 11' для передачи данных, оптический кабель 12' для передачи данных, оптический кабель 13' синхронизации, второй электронный блок 14', второй блок питания 15, система высоковольтных конденсаторов 16'; центральная часть корпуса 17, первая съемная часть корпуса 18, вторая съемная часть корпуса 19, токопровод 20, цифровые трансформаторы тока и напряжения соседних фаз 21, GPS (ГЛОНАС) антенна 22, устройство синхронизации, выдающее сигнал 1PPS 23, коммутаторы 24, устройство синхронизации, работающее но протоколу РТР 25, устройства-потребители метрологической информации 26, система собственных нужд подстанции 27, система оптической накачки 28, опорный изолятор 29.The essence of the utility model is illustrated by the drawing. The following symbols are used in the drawing. Main set: supply electromagnetic transformer 1, measuring electromagnetic current transformer 2, direct and alternating current sensor 3, Rogowski coil 4, first electronic unit 5, first power supply unit 6, backup power unit 7, isolating transformer unit 8, primary voltage converter 9, an optical cable 10 for powering with an optical pumping system, an optical data cable 11, an optical data cable 12, an optical synchronization cable 13, a second electronic unit 14, a second power unit 15, a high-voltage capacitor system 16; backup set: supply electromagnetic transformer 1', measuring electromagnetic current transformer 2', DC and AC current sensor 3', Rogowski coil 4', first electronic unit 5', first power supply unit 6', reserve power supply unit 7', block of isolating transformers 8', voltage transducer 9', optical cable 10' for powering with an optical pumping system, optical cable 11' for data transmission, optical cable 12' for data transmission, optical cable 13' synchronization, second electronic unit 14', second power supply 15, high-voltage capacitor system 16'; the central part of the housing 17, the first removable part of the housing 18, the second removable part of the housing 19, the conductor 20, digital current and voltage transformers of adjacent phases 21, GPS (GLONAS) antenna 22, a synchronization device that outputs a 1PPS signal 23, switches 24, a synchronization device, operating according to the RTR protocol 25, metrological information consumer devices 26, substation auxiliary system 27, optical pumping system 28, support insulator 29.

Цифровой трансформатор тока и напряжения, содержит основной и резервный комплекты. Основной комплект включает: питающий электромагнитный трансформатор 1, измерительный электромагнитный трансформатор тока 2, датчик постоянного и переменного тока 3 и катушку Роговского 4, охватывающие токопровод 20 с измеряемым током размещенные в первой съемной части корпуса 18; первый электронный блок 5 подключенный к первому блоку питания 6 соединенному с блоком резервного питания 7, размещенные в центральной части корпуса 17, являющейся токопроводом; блок разделительных трансформаторов 8, первичный преобразователь напряжения 9, кабели оптических каналов 10-13 и систему высоковольтных конденсаторов 16, помещенные внутрь опорного изолятора 29; первичный преобразователь напряжения 9 и система высоковольтных конденсаторов 16 подключены к разъему заземления, система высоковольтных конденсаторов 16 подключена к первому блоку питания 6; второй электронный блок 14 соединенный со вторым блоком питания 15, расположенные на низковольтной стороне. Питающий электромагнитный трансформатор 1 подключен к первому блоку питания 6 соединенному через блок разделительных трансформаторов 8 и оптический кабель 10 для питания при помощи системы оптической накачки со вторым блоком питания 15, измерительный электромагнитный трансформатор тока 2, датчик постоянного и переменного тока 3, катушка Роговского 4 подключены к первому электронному блоку 5, к которому подключен первичный преобразователь напряжения 9 и второй электронный блок 14 посредством двух оптических кабелей 11 и 12 для передачи данных и оптического кабеля 13 синхронизации.Digital current and voltage transformer, contains main and backup kits. The main set includes: a supply electromagnetic transformer 1, a measuring electromagnetic current transformer 2, a DC and AC sensor 3 and a Rogowski coil 4, covering the conductor 20 with the measured current placed in the first removable part of the housing 18; the first electronic unit 5 connected to the first power supply unit 6 connected to the backup power unit 7, located in the central part of the body 17, which is a conductor; a block of isolation transformers 8, a primary voltage converter 9, cables of optical channels 10-13 and a system of high-voltage capacitors 16 placed inside the support insulator 29; the primary voltage converter 9 and the system of high-voltage capacitors 16 are connected to the ground connector, the system of high-voltage capacitors 16 is connected to the first power supply 6; a second electronic unit 14 connected to a second power supply unit 15 located on the low voltage side. The supply electromagnetic transformer 1 is connected to the first power supply 6 connected through a block of isolating transformers 8 and an optical cable 10 for power supply using an optical pumping system with a second power supply 15, a measuring electromagnetic current transformer 2, a DC and AC current sensor 3, a Rogowski coil 4 are connected to the first electronic unit 5, to which the primary voltage converter 9 and the second electronic unit 14 are connected via two optical cables 11 and 12 for data transmission and an optical synchronization cable 13.

Резервный комплект полностью идентичен основному и включает: питающий электромагнитный трансформатор 1', измерительный электромагнитный трансформатор тока 2', датчик постоянного и переменного тока 3' и катушку Роговского 4', охватывающие токопровод 20 с измеряемым током размещенные во второй съемной части корпуса 19; первый электронный блок 5' подключенный к первому блоку питания 6' соединенному с блоком резервного питания 7', размещенные в центральной части корпуса 17, являющейся токопроводом; блок разделительных трансформаторов 8', первичный преобразователь напряжения 9', кабели оптических каналов 10-13', систему высоковольтных конденсаторов 16', помещенные внутрь опорного изолятора 29; первичный преобразователь напряжения 9' и система высоковольтных конденсаторов 16' подключены к разъему заземления, система высоковольтных конденсаторов 16' подключена к первому блоку питания 6;' второй электронный блок 14' соединенный со вторым блоком питания 15', расположенные на низковольтной стороне. Питающий электромагнитный трансформатор 1' подключен к первому блоку питания 6' соединенному через блок разделительных трансформаторов 8' и оптический кабель 10' для питания при помощи системы оптической накачки со вторым блоком питания 15', измерительный электромагнитный трансформатор тока 2', датчик постоянного и переменного тока 3', катушка Роговского 4' подключены к первому электронному блоку 5', к которому подключен первичный преобразователь напряжения 9' и второй электронный блок 14' посредством двух оптических кабелей 11' и 12' для передачи данных и оптического кабеля 13' синхронизации.The backup kit is completely identical to the main one and includes: a supply electromagnetic transformer 1', a measuring electromagnetic current transformer 2', a DC and AC current sensor 3' and a Rogowski coil 4', covering the conductor 20 with the measured current placed in the second removable part of the housing 19; the first electronic unit 5' connected to the first power supply unit 6' connected to the backup power unit 7', located in the central part of the housing 17, which is a conductor; a block of isolation transformers 8', a primary voltage converter 9', cables of optical channels 10-13', a system of high-voltage capacitors 16', placed inside the support insulator 29; the primary voltage converter 9' and the system of high-voltage capacitors 16' are connected to the ground connector, the system of high-voltage capacitors 16' is connected to the first power supply 6;' a second electronic unit 14' connected to a second power supply 15' located on the low voltage side. The supply electromagnetic transformer 1' is connected to the first power supply unit 6' connected through a block of isolating transformers 8' and an optical cable 10' for power supply using an optical pumping system with a second power supply unit 15', a measuring electromagnetic current transformer 2', a DC and AC current sensor 3', the Rogowski coil 4' is connected to the first electronic unit 5', to which the primary voltage converter 9' and the second electronic unit 14' are connected via two optical data cables 11' and 12' and an optical synchronization cable 13'.

Металлический корпус выполнен составным и разборным для обеспечения ремонтопригодности устройства, его центральная часть 17 является токопроводом с внутренней полостью для размещения первого электронного блока 5, первого блока питания 6 и блока резервного питания 7 основного комплекта и первого электронного блока 5', первого блока питания 6' и блока резервного питания 7' резервного комплектов. Части корпуса 18 и 19 выполнены съемными. Второй электронный блок 14 основного комплекта и второй электронный блок 14' резервного комплекта выполнены с возможностью параллельного подключения к цифровым трансформаторам тока и напряжения соседних фаз 21, к GPS антенне 22, к устройству синхронизации выдающему сигнал 1PPS 23 и через коммутаторы 24 к устройству синхронизации работающему по протоколу РТР 25 и к устройству-потребителю метрологической информации 26, и имеют каждый не менее тринадцати аппаратных портов для подключения внешних устройств, из которых не менее девяти оптических. Второй блок питания 15 основного комплекта и второй блок питания 15' резервного комплекта выполнены с возможностью параллельного подключения к системе собственных нужд подстанции 27 и к системе оптической накачки 28, и имеют каждый не менее двух аппаратных портов для подключения внешних устройств, из которых не менее чем один оптический.The metal case is made composite and collapsible to ensure the maintainability of the device, its central part 17 is a conductor with an internal cavity to accommodate the first electronic unit 5, the first power supply 6 and the backup power supply 7 of the main set and the first electronic unit 5', the first power supply 6' and backup power supply unit 7' backup kits. Housing parts 18 and 19 are removable. The second electronic unit 14 of the main set and the second electronic unit 14' of the backup set are configured to be connected in parallel to the digital current and voltage transformers of adjacent phases 21, to the GPS antenna 22, to the synchronization device that outputs the 1PPS signal 23 and through the switches 24 to the synchronization device operating on RTR protocol 25 and to the device-consumer of metrological information 26, and each have at least thirteen hardware ports for connecting external devices, of which at least nine are optical. The second power supply unit 15 of the main set and the second power supply unit 15' of the backup set are configured to be connected in parallel to the auxiliary system of the substation 27 and to the optical pumping system 28, and each have at least two hardware ports for connecting external devices, of which at least one optical.

Катушки Роговского 4 и 4' позволяют измерять токи в рабочих и переходных режимах, имеют линейную амплитудно-частотную характеристики и не искажают форму тока в переходных режимах.Rogowski coils 4 and 4' make it possible to measure currents in operating and transient modes, have a linear amplitude-frequency characteristic and do not distort the shape of the current in transient modes.

Датчики постоянного и переменного тока 3 и 3' предназначены для измерения токов в переходных и аварийных режимах работы с целью снабжения информацией релейной защиты и автоматики, работают в линейном диапазоне с токами короткого замыкания высокой кратности и осуществляют преобразование тока без искажения в широком спектре частот, включая постоянную и апериодическую составляющие. В качестве датчиков постоянного и переменного тока могут использоваться магнитотранзисториый преобразователь тока, преобразователь на датчиках Холла и т.д.DC and AC current sensors 3 and 3' are designed to measure currents in transient and emergency modes of operation in order to supply information to relay protection and automation, operate in the linear range with high-fold short-circuit currents and convert current without distortion in a wide frequency range, including constant and aperiodic components. A magnetotransistor current converter, a converter based on Hall sensors, etc. can be used as direct and alternating current sensors.

Измерительные электромагнитные трансформаторы тока 2 и 2' имеют высокий класс точности и предназначены для измерения токов с целью учета электроэнергии. Первичные преобразователи напряжения 9 и 9' могут быть выполнены в виде резистивных, активно-емкостных, емкостных.Measuring electromagnetic current transformers 2 and 2' have a high accuracy class and are designed to measure currents in order to account for electricity. Primary voltage converters 9 and 9' can be made in the form of resistive, active-capacitive, capacitive.

Питающие электромагнитные трансформаторы тока 1 и 1' предназначены для обеспечения энергией первые электронные блоки 6 и 6' при нагрузочных токах больших 20% номинальных значений. Системы высоковольтных конденсаторов 16 и 16' предназначены для обеспечения энергией первые электронные блоки 6 и 6' при нагрузочных токах меньших 20% номинальных значений (питание осуществляется от напряжения). Питание первых электронных блоков 6 и 6' от других источников, описанных в патенте, осуществляется в аварийных режимах работы. Применение питающих электромагнитных трансформаторов тока 1 и 1', а также систем высоковольтных конденсаторов 16 и 16' позволяет обеспечить автономную (от системы собственных нужд) работу первых электронных блоков 6 и 6' в нормальных режимах эксплуатации.Supply electromagnetic current transformers 1 and 1' are designed to provide energy to the first electronic units 6 and 6' at load currents greater than 20% of the nominal values. High-voltage capacitor systems 16 and 16' are designed to provide energy to the first electronic units 6 and 6' at load currents less than 20% of the nominal values (powered by voltage). The power supply of the first electronic units 6 and 6' from other sources described in the patent is carried out in emergency operating modes. The use of supply electromagnetic current transformers 1 and 1', as well as systems of high-voltage capacitors 16 and 16' makes it possible to provide autonomous (from the auxiliary system) operation of the first electronic units 6 and 6' in normal operating modes.

Цифровой трансформатор тока и напряжения работает следующим образом. При протекании электрического тока по токопроводу 20 и при подаче напряжения на линию, в каждой катушке Роговского 4 и 4' наводятся ЭДС, равные

, на выходе каждого датчика постоянного и переменного тока 3 и 3', на выходе каждого измерительного электромагнитного трансформатора тока 2 и 2' появляются вторичные токи, на верхнем плече каждого первичного преобразователя напряжения 9 и 9' появляются напряжения, поступающие соответственно на первые электронные блоки 5 и 5', где они обрабатывается в соответствии с запрограммированными алгоритмами, в том числе преобразуются в цифровую, а затем в оптическую форму. Также на первые электронные блоки 5 и 5' через определенный интервал времени поступает сигнал синхронизации, соответственно от вторых электронных блоков 14 и 14' через оптические кабели 13 и 13' для синхронизации.Digital current and voltage transformer works as follows. When an electric current flows through the conductor 20 and when voltage is applied to the line, in each Rogowski coil 4 and 4', EMF equal to

, at the output of each DC and AC current sensor 3 and 3', at the output of each measuring electromagnetic current transformer 2 and 2' secondary currents appear, on the upper arm of each primary voltage converter 9 and 9' voltages appear, respectively, to the first electronic units 5 and 5', where they are processed in accordance with programmed algorithms, including being converted into digital and then into optical form. Also, the first electronic units 5 and 5', after a certain time interval, receive a synchronization signal, respectively, from the second electronic units 14 and 14' via optical cables 13 and 13' for synchronization.

Информационный поток об измеренных токах при помощи катушки Роговского 4 и напряжении от первого электронного блока 5 через оптический кабель 11 для передачи данных поступает на второй электронный блок 14. Информационный поток об измеренных токе при помощи датчика постоянного и переменного тока 3 и напряжении от первого электронного блока 5 через оптический кабель 11 для передачи данных поступает на второй электронный блок 14. Информационный поток об измеренном токе при помощи измерительного электромагнитного трансформатора тока 2 и напряжении через оптический кабель 12 для передачи данных поступает на второй электронный блок 14.The information flow about the measured currents using the Rogowski coil 4 and the voltage from the first electronic unit 5 through the optical cable 11 for data transmission is fed to the second electronic unit 14. The information flow about the measured current using the DC and AC sensor 3 and the voltage from the first electronic unit 5 through an optical cable 11 for data transmission enters the second electronic unit 14. The information flow about the measured current using a measuring electromagnetic current transformer 2 and voltage through an optical cable 12 for data transmission enters the second electronic unit 14.

Аналогично информационный поток об измеренных токах при помощи катушки Роговского 4' и напряжении от первого электронного блока 5' через оптический кабель IV для передачи данных поступает на второй электронный блок 14'. Информационный поток об измеренных токе при помощи датчика постоянного и переменного тока 3' и напряжении от первого электронного блока 5' через оптический кабель 11' для передачи данных поступает на второй электронный блок 14'. Информационный поток об измеренных токе при помощи измерительного электромагнитного трансформатора тока 2' и напряжении через оптический кабель 12' для передачи данных поступает на второй электронный блок 14'.Similarly, the information flow about the measured currents using the Rogowski coil 4' and the voltage from the first electronic unit 5' via an optical data cable IV is fed to the second electronic unit 14'. The information flow about the measured current by means of the DC and AC sensor 3' and the voltage from the first electronic unit 5' via an optical data cable 11' is fed to the second electronic unit 14'. The information flow about the measured current by means of the measuring electromagnetic current transformer 2' and the voltage through the optical data cable 12' is fed to the second electronic unit 14'.

На вторые электронные блоки 14 и 14' через соответствующие аппаратные порты также поступают сигналы от цифровых трансформаторов тока и напряжения соседних фаз 21 и сигнал синхронизации в зависимости от типа используемого источника синхронизации (GPS-антенна или сигнал 1PPS (оптический) или сигнал 1PPS (электрический) или пакет данных, соответствующий протоколу РТР).The second electronic units 14 and 14' also receive signals from digital current and voltage transformers of neighboring phases 21 and a synchronization signal through the corresponding hardware ports, depending on the type of synchronization source used (GPS antenna or 1PPS signal (optical) or 1PPS signal (electrical) or a data packet conforming to the PTP protocol).

Вторые электронные блоки 14 и 14' обрабатывают поступившие полученные данные в соответствии с запрограммированными алгоритмами, в том числе преобразует и передает их в соответствии с используемыми протоколами обмена данными с устройствами-потребителями информации о токах и напряжениях (например, IEC 61850 - 9-2). Потребителями информации могут быть устройства релейной защиты и автоматики, устройства учета электроэнергии и др.The second electronic units 14 and 14' process the incoming received data in accordance with programmed algorithms, including converting and transmitting them in accordance with the protocols used for exchanging data with devices that consume information about currents and voltages (for example, IEC 61850 - 9-2) . Information consumers can be relay protection and automation devices, electricity metering devices, etc.

Электрический ток от питающего электромагнитного трансформатора 1, возникающий при протекании тока по токопроводу 20, поступает на первый блок питания 6, где осуществляется выпрямление, сглаживание, ограничение выходного напряжения. Питание для электронного блока 5 подается от первого блока питания 6. В свою очередь питание к первому блоку питания 6 подается либо от питающего электромагнитного трансформатора 1, либо от системы высоковольтных конденсаторов 16 (нормальный режим эксплуатации), либо от блока резервного питания 7. В случае, если в блоке резервного питания 7 используется аккумуляторная батарея и/или ионистор в нормальном режиме эксплуатации они подзаряжаются от первого блока питания 6. Ко второму блоку питания 15 подключается система собственных нужд подстанции 27 и система оптической накачки 28. Второй блок питания 15 передает через оптический кабель 10 для питания оптический сигнал от системы оптической накачки 28 первому блоку питания 6, где он соответственно, преобразуется в электрический сигнал, используемый для питания первого электронного блока 5 внутри центральной части корпуса 17, по которой протекает первичный измеряемый электрический ток. Оптический сигнал от системы оптической накачки 28 может также преобразовываться в электрический сигнал вторым блоком питания 15 для питания второго электронного блока 14 на низковольтной стороне цифрового трансформатора тока и напряжения. Электрический сигнал от второго блока питания 15 может быть подан на блок разделительных трансформаторов 8, а затем на первый блок питания 6.The electric current from the supply electromagnetic transformer 1, which occurs when the current flows through the conductor 20, is supplied to the first power supply 6, where rectification, smoothing, and limiting the output voltage are carried out. Power for the electronic unit 5 is supplied from the first power supply 6. In turn, power is supplied to the first power supply 6 either from the supply electromagnetic transformer 1, or from the system of high-voltage capacitors 16 (normal operation), or from the backup power supply 7. In the case , if the backup power supply unit 7 uses a rechargeable battery and / or an ionistor in normal operation, they are recharged from the first power supply unit 6. The substation auxiliary system 27 and the optical pumping system 28 are connected to the second power supply unit 15. The second power supply unit 15 transmits via optical cable 10 for powering the optical signal from the optical pumping system 28 to the first power supply 6, where it is respectively converted into an electrical signal used to power the first electronic unit 5 inside the central part of the housing 17, through which the primary measured electric current flows. The optical signal from the optical pumping system 28 may also be converted into an electrical signal by the second power supply 15 to power the second electronics 14 on the low voltage side of the digital current and voltage transformer. The electrical signal from the second power supply 15 can be fed to the block of isolation transformers 8, and then to the first power supply 6.

Аналогичным образом работает система питания резервного комплекта. Электрический ток от питающего электромагнитного трансформатора 1', возникающий при протекании тока по токопроводу 20, поступает на первый блок питания 6', где осуществляется выпрямление, сглаживание, ограничение выходного напряжения. Питание для электронного блока 5' подается от первого блока питания 6'. В свою очередь питание к первому блоку питания 6' подается либо от питающего электромагнитного трансформатора 1', либо от системы высоковольтных конденсаторов 16' (нормальный режим эксплуатации), либо от блока резервного питания 7'. В случае, если в блоке резервного питания 7' используется аккумуляторная батарея и/или ионистор в нормальном режиме эксплуатации они подзаряжаются от первого блока питания 6'. Ко второму блоку питания 15' подключается система собственных нужд подстанции 27 и система оптической накачки 28. Второй блок питания 15' передает через оптический кабель 10' для питания оптический сигнал от системы оптической накачки 28 первому блоку питания 6', где он соответственно, преобразуется в электрический сигнал, используемый для питания первого электронного блока 5' внутри центральной части корпуса 17, по которой протекает первичный измеряемый электрический ток. Оптический сигнал от системы оптической накачки 28 может также преобразовываться в электрический сигнал вторым блоком питания 15' для питания второго электронного блока 14' на низковольтной стороне цифрового трансформатора тока и напряжения. Электрический сигнал от второго блока питания 15' может быть подан на блок разделительных трансформаторов 8', а затем на первый блок питания 6'.The power supply system of the reserve set works in a similar way. The electric current from the supply electromagnetic transformer 1', arising from the flow of current through the conductor 20, is supplied to the first power supply unit 6', where the output voltage is rectified, smoothed, and limited. Power for the electronic unit 5' is supplied from the first power supply 6'. In turn, power is supplied to the first power supply 6' either from a supply electromagnetic transformer 1', or from a system of high-voltage capacitors 16' (normal operation), or from a backup power supply 7'. If the backup power supply unit 7' uses a rechargeable battery and/or an ionistor in normal operation, they are recharged from the first power supply unit 6'. The second power supply unit 15' is connected to the auxiliary system of the substation 27 and the optical pumping system 28. The second power supply unit 15' transmits the optical signal from the optical pumping system 28 to the first power supply unit 6' via an optical cable 10' for power supply, where it is respectively converted into an electrical signal used to power the first electronic unit 5' inside the central part of the housing 17, through which the primary measured electrical current flows. The optical signal from the optical pumping system 28 may also be converted into an electrical signal by the second power supply 15' to power the second electronics 14' on the low voltage side of the digital current and voltage transformer. The electrical signal from the second power supply 15' can be applied to the block of isolating transformers 8', and then to the first power supply 6'.

Таким образом, применение систем высоковольтных конденсаторов в основном и резервном комплектах обеспечивает автономность (от системы собственных нужд) работы устройства при низких нагрузочных токах в нормальном режиме эксплуатации.Thus, the use of high-voltage capacitor systems in the main and backup sets ensures autonomy (from the auxiliary system) of the device operation at low load currents in normal operation.

Claims

1. A digital current and voltage transformer containing a metal composite demountable case, the central part of which is a current conductor with an internal cavity, a main set and a backup set, completely identical to the main one, each set includes a supply electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, a DC and AC current sensor and a Rogowski coil, covering the current conductor with the measured current, the first electronic unit connected to the first power supply unit connected to the backup power supply unit, the isolation transformer unit, the primary voltage converter and the optical channel cables placed inside the support insulator, the second electronic unit connected to the second power supply located on the low-voltage side, with hardware and optical ports for connecting external devices; at the same time, the supply electromagnetic transformer is connected to a power supply unit connected through a block of isolating transformers, and an optical cable for power supply using an optical pumping system with a second power supply unit, a measuring electromagnetic current transformer, a direct and alternating current sensor and a Rogowski coil are connected to the first electronic unit, to which the primary voltage converter and the second electronic unit are connected by means of two optical cables for data transmission and an optical synchronization cable, the first electronic units, the first power supplies and backup power supplies of the main and backup sets are located in the internal cavity of the current duct, on one side of the current duct in the removable part the housing contains a measuring electromagnetic current transformer, a DC and AC current sensor and a Rogowski coil of the main set, and on the other side, a measuring electromagnetic transformer is placed in the second removable part of the housing. a current regulator, a DC and AC current sensor and a coil of a Rogowski reserve set, characterized in that each set additionally contains a system of high-voltage capacitors, while the system of high-voltage capacitors of the main set is connected to the ground connector and to the first power supply unit of the main set, and the system of high-voltage capacitors of the backup of the set is connected to the ground connector and to the first power supply unit of the redundant set.

2. Digital current and voltage transformer according to claim 1, characterized in that the second electronic units of the main and backup sets are configured to be connected in parallel to digital current and voltage transformers of neighboring phases, to a GPS antenna, to a synchronization device that outputs a 1PPS signal, and through switches to a synchronization device operating under the PTP protocol and to a metrological information consumer device, and each has at least thirteen hardware ports for connecting external devices, of which at least nine are optical.

3. Digital current and voltage transformer according to claim 1, characterized in that the second power supplies of the main and backup sets are configured to be connected in parallel to the substation auxiliary system and the optical pumping system and each have at least two hardware ports for connecting external devices, of which at least one is optical.