RU2108588C1

RU2108588C1 - Individual voltage alarm

Info

Publication number: RU2108588C1
Application number: RU94009016A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Горячев
Original assignee: Конструкторское бюро "Луч"
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: voltage alarm has antenna connected to self-control circuit connected in its turn to power supply source through automatic on-off device, as well to first and second channels. First channel consists of series-connected amplifier, detector and pulse generator. Second channel has series-connected follower, filter, amplifier, detector, and pulse generator. Automatic on-off device is also connected to input of second channel amplifier. Pulse generator outputs of both channels are connected through OR gate to tone generator the output of which is connected to piezoradiator which generates audio signal at frequency of pulse generator of first or second channel. EFFECT: more effective construction. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для предупреждения человека о приближении на основе расстояния к токоведущим частям при нормальном и аварийном режимах работы воздушных линий (ВЛ) электропередачи (ВЛЭ). The invention relates to electrical engineering and can be used to warn a person about approaching based on the distance to live parts during normal and emergency operation of overhead power lines (VL) power transmission lines (VLE).

Известны сигнализаторы напряжения [1], применяемые персоналом электрических сетей при нормальных режимах работы ВЛЭ и мачтовых трансформаторных подстанций напряжением 6-10 кВ. Known voltage signaling devices [1], used by personnel of electric networks under normal operating conditions of VLE and mast transformer substations with a voltage of 6-10 kV.

Эти устройства не обеспечивают предупреждение человека о приближении на опасное расстояние к токоведущим частям при аварийном режиме ВЛЭ. Так, например, по требованиям техники безопасности (ТБ) на ВЛ напряжением выше 1000 В приближаться к лежащему на земле проводу на расстояние 8 м запрещается. Запрещается также приближаться на расстояние менее 8 м к находящимся под напряжением железобетонным опорам ВЛЭ 35 кВ при наличии признаков протекания по ним тока, замыкания на землю результате повреждения изоляторов, прикосновения провода к телу опоры и т.п. These devices do not provide a warning to a person about approaching a dangerous distance to live parts in emergency mode VLE. So, for example, according to safety requirements (TB) on overhead lines with a voltage above 1000 V, it is forbidden to approach a wire lying on the ground at a distance of 8 m. It is also forbidden to approach a distance of less than 8 m to the energized concrete poles of the VLE 35 kV if there are signs of a current flowing through them, shorting to ground as a result of damage to the insulators, touching the wire to the support body, etc.

В случае падения дерева на провода запрещается до снятия напряжения с ВЛ приближаться к дереву на расстояние 8 м. Указанные выше устройства [1] обеспечивают сигнализацию о приближении человека к токоведущим частям только на расстоянии не более 1,4 м при нормальном режиме работы ВЛ. In the event of a tree falling onto the wires, it is forbidden to approach the tree at a distance of 8 m before voltage is removed from the overhead line. The above devices [1] provide an alarm signal that a person is approaching live parts only at a distance of no more than 1.4 m under normal operating conditions of the overhead line.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство [2], содержащее антенну, подключенную к датчику электрического поля (ЭП), соединенному с входом генератора звуковой частоты (ГЗЧ), динамическую головку (ДГ), светодиод, источник питания (ИП) и переключатель, датчик ЭП выполнен в виде биполярного транзистора (БТ), база которого соединена с антенной и с анодом защитного диода, а коллектор - с анодом светодиода, при этом ГЗЧ содержит первый транзистор, база которого соединена с первым выводом резистора, второй вывод которого через переменный резистор подключен к эмиттеру БТ и к первому выводу первого конденсатора, второй вывод первого конденсатора соединен с анодом, катод которого соединен с катодом защитного диода, с эмиттером первого транзистора, через ДГ - с коллектором второго транзистора и с отрицательным полюсом ИП, коллектор второго транзистора через второй конденсатор соединен с анодом диода, база с коллектором первого транзистора, а эмиттер - с анодом светодиода, катод которого подключен к положительному полюсу ИП. The closest in technical essence to the proposed device is the selected device as a prototype [2], containing an antenna connected to an electric field sensor (EP) connected to the input of the sound frequency generator (GZCH), a dynamic head (DG), LED, power supply (PI) and a switch, the sensor of the electric drive is made in the form of a bipolar transistor (BT), the base of which is connected to the antenna and the anode of the protective diode, and the collector is connected to the anode of the LED, while the GZCH contains the first transistor, the base of which is connected to the first output of the resistor, the second output of which is connected through a variable resistor to the emitter of the BT and to the first output of the first capacitor, the second output of the first capacitor is connected to the anode, the cathode of which is connected to the cathode of the protective diode, to the emitter of the first transistor, through the DG - to the collector of the second transistor and with a negative pole of the IP, the collector of the second transistor is connected through the second capacitor to the anode of the diode, the base with the collector of the first transistor, and the emitter is connected to the anode of the LED, the cathode of which is connected to the positive in pole SP.

Недостатками данного устройства является то, что оно не обладает селективностью к аварийным режимам работы ВЛ, не обеспечивая при этом выполнения требований правил ТБ по допустимому расстоянию и подавая звуковые сигналы при нахождении устройства во всем спектре частот возможных импульсных помех исправно работающего оборудования ВЛЭ. The disadvantages of this device is that it does not have selectivity for emergency operation of overhead lines, while not meeting the requirements of the safety rules for the permissible distance and delivering sound signals when the device is in the entire frequency spectrum of possible impulse noise of properly operating VLE equipment.

Целью изобретения является повышение электробезопасности, надежности, экономичности и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сигнализации в нормальном и аварийном режимах работы ВЛЭ на расстоянии от токоведущих частей согласно требованиям ТБ для этих режимов, а также за счет применения устройства автоматического включения и выключения сигнализатора (УАВВС). The aim of the invention is to increase electrical safety, reliability, efficiency and expand the functionality by providing an alarm in normal and emergency operation of VLE at a distance from current-carrying parts in accordance with the safety requirements for these modes, as well as through the use of a device for automatically turning on and off the signaling device (UVAVS) .

Поставленная цель достигается тем, что сигнализатор содержит антенну, подключенную к входу усилителя первого канала и схеме самоконтроля, детектор первого канала, выходными выводами соединенный с выходом усилителя первого канала, а выходными выводами - с генератором импульсов первого канала, тональный генератор, соединенный входом через элемент ИЛИ с генератором импульсов, а выходом - с пьезоизлучателем, УАВВС, при этом в сигнализатор введен второй канал, содержащий повторитель, вход которого соединен с антенной, а выход соединен через фильтр с усилителем второго канала и схемой самоконтроля, детектор второго канала, подключенный входом к выходу усилителя второго канала, генератор импульсов второго канала, выход которого соединен с выходом детектора, а выход через элемент ИЛИ соединен с тональным генератором. This goal is achieved in that the detector contains an antenna connected to the input of the amplifier of the first channel and a self-monitoring circuit, a detector of the first channel, output pins connected to the output of the amplifier of the first channel, and output pins to the pulse generator of the first channel, a tone generator connected to the input through an element OR with a pulse generator, and the output with a piezoelectric radiator, a UVAVS, while a second channel is introduced into the detector, containing a repeater, the input of which is connected to the antenna, and the output is connected via filter with an amplifier of the second channel and a self-monitoring circuit, a detector of the second channel connected to the output of the amplifier of the second channel, a pulse generator of the second channel, the output of which is connected to the output of the detector, and the output through the OR element is connected to the tone generator.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием новых блоков, образующих второй канал сигнализации для аварийного режима работы ВЛЭ, а именно:
повторитель с высоким входным сопротивлением, фильтр, усилитель второго канала, детектор второго канала, генератор импульсов второго канала и УАВВС.Comparative analysis with the prototype shows that the proposed device is characterized by the presence of new units forming the second signaling channel for emergency operation of the VLE, namely:
a high input impedance repeater, a filter, a second channel amplifier, a second channel detector, a second channel pulse generator and an air-conditioning system.

Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the proposed device meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями показывает, что новые блоки и их связи, образующие второй канал синхронизации, широко известны [3]. Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that the new blocks and their connections forming the second synchronization channel are widely known [3].

Однако при их введении в указанной связи с другими блоками в сигнализатор, вышеуказанные блоки определяют новые свойства сигнализатора, что приводит к повышению электробезопасности, повышению надежности и экономичности. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". However, when they are introduced in the indicated connection with other blocks into the detector, the above blocks define new properties of the detector, which leads to increased electrical safety, increased reliability and efficiency. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлена функциональная схема сигнализатора напряжения индивидуального (СНИ); на фиг. 2 - конструкция УАВВС; на фиг. 3 - вид лицевой панели СНИ; на фиг. 4 - вид задней панели СНИ. In FIG. 1 is a functional diagram of an individual voltage signaling device (SID); in FIG. 2 - the design of the UVAVS; in FIG. 3 - view of the front panel of the SNI; in FIG. 4 - view of the rear panel of the SNI.

СНИ содержит антенну 1, подключенную одновременно к входу усилителя 4 первого канала и к входу повторителя с высоким выходным сопротивлением, схему самоконтроля 3, соединенную с входом усилителя 4 первого канала антенной 1 и повторителем 2, детектор 5 первого канала, входными выводами соединенный с выходом усилителя 4 первого канала, а выходными выводами - с генератором импульсов 6 первого канала, фильтр 7, подсоединенный своим выходом к входу усилителя 8 второго канала, детектор 9 второго канала, который входными выводами подсоединен к выходу усилителя 8 второго канала, а выходными выводами соединен с входом генератора импульсов 10 второго канала, элемент ИЛИ 11, который своими входами соединен соответственно с выходами генератора импульсов первого и второго каналов, а выходами - с тональным генератором 12, пьезоизлучатель 13, подсоединенный к выходу генератора 12, источник питания 14, включенный через УАВВС 15. SNI contains an antenna 1 connected simultaneously to the input of the amplifier 4 of the first channel and to the input of the repeater with a high output resistance, a self-monitoring circuit 3 connected to the input of the amplifier 4 of the first channel by the antenna 1 and repeater 2, a detector 5 of the first channel connected to the output of the amplifier by the input terminals 4 of the first channel, and the output terminals - with a pulse generator 6 of the first channel, a filter 7, connected with its output to the input of the amplifier 8 of the second channel, a detector 9 of the second channel, which is connected to the output by the input terminals amplifier 8 of the second channel, and the output terminals connected to the input of the pulse generator 10 of the second channel, the element OR 11, which its inputs are connected respectively to the outputs of the pulse generator of the first and second channels, and the outputs are connected with the tone generator 12, the piezo-emitter 13 connected to the output of the generator 12, a power source 14 connected through the WWWS 15.

Корпус СНИ (фиг. 3, 4) содержит верхнюю 16 и нижнюю 17 крышки. На верхней крышке 16 расположены сенсорные контакты 18 схемы самоконтроля и информационные надписи 19. На нижней крышке установлен зажим 20, посредством которого СНИ может крепиться к козырьку защитной каски, нагрудному карману спецодежды или сапогу, рычаг 21 автоматизированного привода включения СНИ (фиг. 2). The housing SNI (Fig. 3, 4) contains the upper 16 and lower 17 covers. On the top cover 16 there are sensor contacts 18 of the self-control circuit and information labels 19. A clip 20 is installed on the bottom cover, by means of which the SNI can be attached to the visor of the safety helmet, chest pocket of workwear or boot, lever 21 of the automatic drive for activating the SNI (Fig. 2).

Рычаг привода поворачивается во внутреннем объеме корпуса при креплении СНИ на каске и проч., а закрепленная на нем плоская пружина 22 управляет кнопочным микровыключателем 23 и одновременно компенсирует ход рычага 21. The drive lever rotates in the internal volume of the housing when the SNI is mounted on the helmet, etc., and the flat spring 22 mounted on it controls the push-button microswitch 23 and at the same time compensates for the movement of the lever 21.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При установке сигнализатора на козырек защитной каски, нагрудный карман или сапог автоматически включается цепь питания и сигнализатор готов к работе. When installing the detector on the visor of a protective helmet, a breast pocket or boot, the power circuit automatically turns on and the detector is ready for operation.

При этом необходимо убедиться в его исправности, поочередно замыкая пальцем сенсорные контакты "СМК1" и "СМК2" схемы самоконтроля первого и второго каналов сигнализатора. В случае исправной работы первого и второго каналов сигнализатор должен издавать прерывистый, различный по частоте звуковой сигнал. Для первого канала сигнал исправности должен быть более низким по частоте в сравнении с сигналом исправности второго канала. In this case, it is necessary to verify its serviceability by alternately closing the touch contacts “SMK1” and “SMK2” with the finger of the self-monitoring circuit of the first and second channels of the signaling device. In the case of proper operation of the first and second channels, the signaling device should emit an intermittent sound signal of different frequency. For the first channel, the health signal should be lower in frequency than the health signal of the second channel.

При нахождении сигнализатора за пределами допустимого по правилам ТБ расстояния от токоведущих частей ВЛ, влияния электрического поля для срабатывания сигнализатора недостаточно и он, находясь в ждущем режиме, практически почти не потребляет ток. When the detector is outside the distance allowed by the safety rules from the live parts of the overhead line, the influence of the electric field is not enough for the detector to operate, and when it is in standby mode, it practically does not consume current.

При внесении сигнализатора на пороговое расстояние в электрическое поле ВЛ, находящийся в нормальном режиме, в антенне 1 наводится ЭДС с частотой 50 Гц, затем этот сигнал усиливается усилителем первого канала 4, детектируется детектором первого канала 5 и при достижении определенного уровня, зависящего от напряженности электрического поля, управляет работой генератора импульсов первого канала 6. Частота следования импульсов этого генератора определяет длительность звучания пьезоизлучателя 13, а его тон звучания определяется частотой следования тонального генератора 12. При увеличении уровня напряженности электрического поля, что прямо пропорционально сокращению расстояния до токоведущих частей, частота издаваемых сигналов повышается, а при снижении уровня напряженности, т.е. при увеличении расстояния, частота уменьшается. При нахождении сигнализатора на пороговом расстоянии от токоведущих частей ВЛ частота сигналов становится минимальной. When the detector is introduced at a threshold distance into the VL electric field, which is in normal mode, EMF with a frequency of 50 Hz is induced in antenna 1, then this signal is amplified by the amplifier of the first channel 4, it is detected by the detector of the first channel 5, and when a certain level is reached, which depends on the electric voltage field, controls the operation of the pulse generator of the first channel 6. The pulse repetition rate of this generator determines the duration of the sound of the piezo-emitter 13, and its tone is determined by the frequency of Hovhan tone generator 12. By increasing the level of the electric field that is directly proportional to the distance to reduce the current-carrying parts, issued frequency signals increases, and when the level of tension, i.e. as the distance increases, the frequency decreases. When the detector is at a threshold distance from the live parts of the overhead line, the signal frequency becomes minimal.

В случае возникновения аварии на воздушной линии, обусловленной, например, замыканием одной из фаз на землю, в антенне 1 кроме основной гармоники электрического поля частотой 50 Гц наводится электрическое поле с частотой высших гармонических составляющих (5-я или 11-я гармоники). Наведенная в антенне 1 ЭДС, например, 11-й гармоники электрического поля, поступает на повторитель с высоким входным сопротивлением 2 и затем на фильтр 7 для подавления частоты основной гармоники 50 Гц. Синусоидальный сигнал с частотой 550 Гц, прошедший через фильтр 7, поступает на вход усилителя второго канала 8. После усилителя сигнал детектируется с помощью детектора второго канала 9 и при достижении определенного уровня, зависящего от величины напряженности электрического поля 11-й гармоники, управляет работой генератора импульсов второго канала 10. Частота следования импульсов этого генератора более высокая по сравнению с частотой генератора первого канала, что позволяет по частоте звучания пьезоизлучателя различить нормальный или аварийный режим работы ВЛ. In the event of an accident on an overhead line caused, for example, by shorting one of the phases to ground, in antenna 1, in addition to the main harmonic of an electric field with a frequency of 50 Hz, an electric field with a frequency of higher harmonic components (5th or 11th harmonics) is induced. The emf induced in antenna 1, for example, of the 11th harmonic of the electric field, is fed to a repeater with a high input impedance 2 and then to a filter 7 to suppress the fundamental frequency of 50 Hz. A sinusoidal signal with a frequency of 550 Hz, passed through the filter 7, is fed to the input of the amplifier of the second channel 8. After the amplifier, the signal is detected using the detector of the second channel 9 and when a certain level is reached, which depends on the electric field strength of the 11th harmonic, it controls the operation of the generator pulses of the second channel 10. The pulse repetition rate of this generator is higher than the frequency of the generator of the first channel, which makes it possible to distinguish between normal and Variable operation mode of overhead lines.

Пороговое расстояние, на котором происходит срабатывание второго сигнала сигнализатора в аварийном режиме работы ВЛ на порядок превышает пороговое расстояние срабатывания первого канала, что является достаточным для выполнения требований правил ТБ. The threshold distance at which the second signaling device is triggered in emergency operation of the overhead line is an order of magnitude higher than the threshold distance of the first channel, which is sufficient to meet the requirements of the safety rules.

На фиг. 2-4 представлена конструкция корпуса и УАВВС, позволяющая по сравнению с аналогами повысить надежность и экономичность работы сигнализатора. Корпус состоит из двух деталей (крышек) 16 и 17. На верхней крышке 16 расположены сенсорные контакты 18 схемы самоконтроля и информационные надписи 19. На нижней крышке 17 установлен зажим 20, посредством которого сигнализатор крепиться к козырьку защитной каски, карману или сапогу и рычаг автоматизированного привода кнопки включения сигнализатора 21. Рычаг привода поворачивается во внутреннем объеме корпуса и прорези зажима 20 при установке сигнализатора на каске и пр., закрепленная на нем плоская пружина 22 управляет кнопочным микровыключателем 23 и одновременно компенсирует большой ход рычага 21. Устройство автоматизированного включения и выключения сигнализатора, совмещая две функции крепления сигнализатора и его включения-выключения, позволяет резко повысить надежность сигнализатора и его экономичность. In FIG. Figure 2-4 shows the design of the hull and the air-conditioning system, which makes it possible to increase the reliability and efficiency of the signaling device in comparison with analogs. The case consists of two parts (covers) 16 and 17. On the top cover 16 there are sensor contacts 18 of the self-control circuit and information labels 19. On the bottom cover 17 there is a clamp 20, through which the indicator is attached to the visor of a safety helmet, pocket or boot and an automated lever the actuator of the button for activating the indicator 21. The lever of the actuator rotates in the internal volume of the housing and the slots of the clamp 20 when the indicator is mounted on a helmet, etc., a flat spring 22 fixed to it controls the button microswitch 23 and at the same time compensates for the large stroke of the lever 21. The device for automatically turning the signaling device on and off, combining the two functions of mounting the signaling device and turning it on / off, can dramatically increase the reliability of the signaling device and its economy.

Натурные испытания предлагаемого устройства в нормальном и аварийном режимах ВЭ сетей с изолированной и глухозаземленной нейтралью и компенсированных сетях напряжением 6-35 кВ показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения (прототип) оно обеспечивает сигнализацию не только при нормальном, но и при аварийном режиме работы ВЛЭ. При этом, находясь от оси аварийной линии электропередачи на расстоянии до 10 м., обслуживающий персонал получал звуковой сигнал от сигнализатора напряжения об аварийном режиме работы ВЛЭ, а потому применение его позволит не только повысить электробезопасность, но и сократить время по техническому обслуживанию и ремонту воздушных линий электропередачи. Full-scale tests of the proposed device in normal and emergency modes of renewable energy networks with isolated and solidly grounded neutral and compensated networks with a voltage of 6-35 kV showed that in comparison with devices of a similar purpose (prototype) it provides an alarm not only during normal but also during emergency operation VLE. At the same time, being at a distance of up to 10 m from the axis of the emergency power line, the maintenance personnel received an audio signal from the voltage signaling device about the emergency operation mode of the VLE, and therefore its use will not only increase electrical safety, but also reduce the time for maintenance and repair of air power lines.

Источники информации
1. Гусев Ю.Н., Ушаков В.П., Чесноков Н.М. Средства и устройства безопасности для работ в электроустановках. - М.: Энергоатомиздат, 1988 - с.41-44.Sources of information
1. Gusev Yu.N., Ushakov V.P., Chesnokov N.M. Means and safety devices for work in electrical installations. - M .: Energoatomizdat, 1988 - p. 41-44.

2. Авт. св. СССР N 1620948, кл. G 01 R 19/00, 19/165, БИ N 2, 15.01.91 - прототип. 2. Auth. St. USSR N 1620948, class G 01 R 19/00, 19/165, BI N 2, 01/15/91 - prototype.

3. Мэндл. 200 избранных схем электроники. - М.: Мир, 1980. 3. Mandle. 200 selected electronics circuits. - M .: Mir, 1980.

Claims

1. An individual voltage detector containing an antenna connected to a self-monitoring circuit, a tone generator connected to a piezo emitter, and a power source, characterized in that the first channel amplifier is added to the detector, connected to the antenna and a self-monitoring circuit by an input, the first channel detector, input pins connected to the output of the amplifier of the first channel, a pulse generator of the first channel, input pins connected to the output of the detector, an OR element, the first input connected to the output of the generator pulse generator of the first channel, and the output - with the input of the tone generator, the output of which is connected to the piezoelectric transducer, the second signaling channel containing the repeater, the input of which is connected to the antenna, the filter, the input connected to the output of the repeater, the amplifier of the second channel, the input of which is connected to the filter output and a self-monitoring circuit, a second channel detector connected to an amplifier output with an input, a second channel pulse generator connected to a detector output by an input, and an OR element second input, an auto device on and off the alarm.

2. The signaling device according to claim 1, characterized in that the device for automatically turning the signaling device on and off includes a clamp, a drive lever with a spring fixed thereto and a push button switch.

3. The signaling device according to claim 1, characterized in that the self-monitoring circuit contains two pairs of sensory contacts, the first contacts of each pair being connected via the device for automatically turning the signaling device on and off to the power source, and the second contacts of each pair are connected to the inputs of the amplifiers of the first and second channels.

4. The detector according to claim 1, characterized in that the pulse generators of the first and second channels differ in the frequency of the output voltage, which varies in proportion to the level of the electric field signal induced on the antenna.