RU2143165C1 - Устройство для контроля электроэнергетических систем - Google Patents
Устройство для контроля электроэнергетических систем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143165C1 RU2143165C1 RU98110197A RU98110197A RU2143165C1 RU 2143165 C1 RU2143165 C1 RU 2143165C1 RU 98110197 A RU98110197 A RU 98110197A RU 98110197 A RU98110197 A RU 98110197A RU 2143165 C1 RU2143165 C1 RU 2143165C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- network
- converter
- passive
- low
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
- Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
- Y04S40/126—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wireless data transmission
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для дистанционного контроля за параметрами тока и напряжения в высоковольтной части электроэнергетических систем. Технический результат от использования: создание устройства контроля за состоянием электроэнергетических систем по параметрам тока и напряжения на различных их участках, включая контроль за переходными процессами в этих системах, без ограничений на класс напряжения сети, работающего автономно, безопасного в эксплуатации и не требующего создания специальной трансляционной сети для сбора измерительной информации. Устройство для контроля электроэнергетических систем содержит подключенный к высоковольтной сети высоковольтный измерительный модуль, включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого напряжения. Высоковольтный измерительный модуль дополнительно содержит блок вторичного электропитания, подключенные к блоку вторичного электропитания магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью и включенный в цепь пассивного преобразователя сетевого напряжения низковольтный питающий трансформатор напряжения с фильтрующим конденсатором, шунтирующим первичную обмотку, и параллельным ему демпфирующим резистором, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и/или пассивным преобразователем сетевого напряжения и блоком вторичного электропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, а пассивный преобразователь сетевого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных высоковольтного опорного конденсатора и низковольтного плеча, причем все элементы высоковольтного измерительного модуля, кроме высоковольтного опорного конденсатора, помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и параллельный ему демпфирующий резистор. 3 с.п.ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области контроля за производством и распределением электрической энергии и может быть использовано для дистанционного контроля за параметрами тока и напряжения в высоковольтной части электроэнергетических систем.
Системы производства и распределения электрической энергии по условиям своего функционирования требуют постоянного и надежного контроля за их состоянием и качеством вырабатываемой и транспортируемой электрической энергии, ее рациональным распределением и потреблением. Этот контроль прежде всего осуществляется с помощью измерения параметров тока и напряжения на различных участках (станциях, подстанциях, ЛЭП) высоковольтных сетей.
Известен ряд устройств, применяемых для этих целей, таких как, например, высоковольтные измерительные трансформаторы и высоковольтные делители [1]. Эти устройства пассивны и содержат первичный элемент, находящийся в непосредственном контакте с высоковольтным проводом, и вторичный элемент, изолированный от высоковольтной сети, с выхода которого снимается низковольтный электрический аналог тока или напряжения, действующих на высокой стороне, и передается для дальнейшей его обработки и определения амплитудно-временных параметров. Из-за особенностей их конструкций, необходимости надзора за ними во время эксплуатации, требований минимизации погрешности измерений измерительные трансформаторы и делители устанавливаются только в крупных обслуживаемых узлах производства и распределения электрической энергии, таких как станции и подстанции. Причем измерительные трансформаторы обычно являются составной частью закрытых комплектных воздушных или элегазовых распределительных устройств (КРУ или КРУЭ), а делители напряжения - открытых распределительных устройств (ОРУ). Кроме указанных ограничений на место размещения, их недостатком является применимость только в области низких частот, как правило, не выходящих за рамки промышленной частоты и ближайших ее гармоник.
Расширение пространственной зоны и частотного диапазона контроля может быть достигнуто использованием в канале измерения волоконно-оптической развязки.
Известны устройства [2] для измерения параметров тока и напряжения в высоковольтной электроэнергетике, имеющие в своем составе пассивный преобразователь сетевого тока или сетевого напряжения, фильтр, электронно-оптический преобразователь, волоконно-оптическую линию связи, оптоэлектронный преобразователь. В качестве пассивных преобразователей сетевого тока в них используются трансформаторы тока уменьшенных в сравнении с традиционными устройствами [1] габаритов, а в качестве пассивных преобразователей сетевого напряжения - стандартные высоковольтные делители напряжения.
Применение волоконно-оптической развязки, кроме увеличения безопасности эксплуатации и помехозащищенности измерительных каналов, позволяет расширить зону контроля за параметрами тока и напряжения от шиносборок и ячеек КРУ до элементов присоединения к высоковольтным ЛЭП в ОРУ станций и подстанций, а также продвинуть верхнюю границу частотного диапазона в область более высоких частот. Дальнейшее расширение зоны контроля с помощью этих устройств наталкивается на необходимость организации системы питания входящих в их состав активных преобразовательных элементов, а также на нерешенность в целом вопросов их конструктивного сопряжения с "типовыми" элементами ЛЭП. Реализация системы питания активных преобразователей через оптическую развязку [2] предопределяет на сегодня низкую ее эффективность и передающую способность (КПД не лучше 3-5% при мощности единицы милливатт).
Наиболее близким техническим решением к данному предложению является модульное устройство контроля параметров тока и напряжения в высоковольтных электрических сетях [3]. Оно содержит пассивный преобразователь сетевого тока и (или) пассивный преобразователь высокого сетевого напряжения, помещенные в монолитный корпус с внешней изолирующей "рубашкой", допускающей его эксплуатацию на открытом воздухе. Массогабаритные и другие конструктивные характеристики позволяют устанавливать их аналогично опорным изоляторам как на станциях и подстанциях, так и вдоль трасс ЛЭП, что дает возможность распространить контроль за параметрами тока и напряжения на всю высоковольтную электрическую сеть вплоть до периферийных потребителей электроэнергии. Однако эти устройства обладают рядом недостатков, снижающих эффективность их производства и, главное, сужающих область их применения:
1. Используемая в них общепринятая электрическая схема, в соответствии с которой весь перепад высокого напряжения непосредственно осуществляется на изоляции пассивных преобразователей сетевых тока и (или) напряжения, становится препятствием к расширению их частотного диапазона в сторону более высоких частот, а также является причиной технических трудностей, возникающих при производстве этих изделий и связанных с достижением требуемой электрической прочности. Последнее обстоятельство не позволяет в настоящее время создавать подобные модульные конструкции для сетей номинальным напряжением более 46 кВ, что ограничивает их применение районными сетями. По этой же причине производство данных устройств, освоенное фирмой "Lindsey", сопровождается значительным браком (до 30%), выявляемым только на стадии высоковольтных испытаний готовой продукции.
1. Используемая в них общепринятая электрическая схема, в соответствии с которой весь перепад высокого напряжения непосредственно осуществляется на изоляции пассивных преобразователей сетевых тока и (или) напряжения, становится препятствием к расширению их частотного диапазона в сторону более высоких частот, а также является причиной технических трудностей, возникающих при производстве этих изделий и связанных с достижением требуемой электрической прочности. Последнее обстоятельство не позволяет в настоящее время создавать подобные модульные конструкции для сетей номинальным напряжением более 46 кВ, что ограничивает их применение районными сетями. По этой же причине производство данных устройств, освоенное фирмой "Lindsey", сопровождается значительным браком (до 30%), выявляемым только на стадии высоковольтных испытаний готовой продукции.
2. Отсутствие гальванической развязки с расположенными на низкой стороне сетей приемниками измерительной информации (для передачи сигналов измерительной информации с выходов пассивных преобразователей к внешним устройствам в этих модулях используются двухпроводные линии связи) делает их эксплуатацию вне защищенных территорий станций и подстанций электроопасной.
3. Высокая точность (0,5-3%), предъявляемая к средствам измерений в электроэнергетике, а также конструктивные особенности исполнения, присущие этим устройствам и вытекающие из принятой в них электрической схемы, обусловливают высокие требования, налагаемые на качество их контакта с высоковольтным сетевым проводом, что влечет за собой увеличение времени подключения модулей к сети и соответственно сопряжено с дополнительными эксплуатационными издержками в действующих сетях.
4. Для обеспечения работы этих устройств в электроэнергетической системе (за исключением случаев локального их применения в связке: измерительный модуль - "интеллектуальное" звено - исполнительный элемент) необходимо создание специальной трансляционной сети, через которую может осуществляться сбор измерительной информации на диспетчерские или другие принимающие и обрабатывающие информацию пункты.
Техническим результатом при создании устройства для контроля электроэнергетических систем является широкий частотный диапазон измерений, отсутствие ограничений на его использование по классу напряжения сети, автономного и безопасного в эксплуатации, с уменьшенным временем подключения к высоковольтному сетевому проводу и не требующего создания специальной трансляционной сети для сбора измерительной информации.
Технический результат в устройстве для контроля электроэнергетических систем, содержащем подключенный к высоковольтной сети высоковольтный измерительный модуль, достигается тем, что вышеуказанный модуль, включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока и (или) электрически связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого напряжения, дополнительно содержит блок вторичного электропитания; подключенные к блоку вторичного электропитания магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока и (или) электрически связанный с высоковольтной сетью и включенный в цепь пассивного преобразователя сетевого напряжения низковольтный питающий трансформатор напряжения с фильтрующим конденсатором, шунтирующим первичную обмотку, и параллельным ему демпфирующим резистором; активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и (или) пассивным преобразователем сетевого напряжения, а также с блоком вторичного электропитания и имеющий радиочастотный и (или) оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации; а пассивный преобразователь сетевого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных высоковольтного опорного конденсатора и низковольтного плеча, причем все элементы высоковольтного измерительного модуля, кроме высоковольтного опорного конденсатора, помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и параллельный ему демпфирующий резистор.
Существо изобретения заключается в том, что в предлагаемом высоковольтном измерительном модуле благодаря введению в электрическую схему высоковольтной части измерительного модуля низковольтных питающих трансформаторов тока и (или) напряжения и сформированного на их основе источника вторичного электропитания достигается возможность выполнения активных преобразований над аналогами сетевых тока и (или) напряжения, необходимых для формирования и передачи на внешние устройства сигналов измерительной информации с радиочастотной и (или) оптической развязками. Особенностью предлагаемого устройства является также наличие в его составе двух самостоятельно реализуемых частей: головной измерительной части, содержащей все элементы, относящиеся к формированию сигналов измерительной информации, и помещаемой в электрический экран, находящийся под сетевым потенциалом, и контактирующего с землей высоковольтного опорного конденсатора, на который приходится практически весь перепад высокого напряжения сети. При этом вследствие малости напряжения, приходящегося на головную измерительную часть, резко снижаются требования к электрической прочности изоляции первичных преобразующих элементов, что в свою очередь позволяет расширить полосу измерений до нескольких мегагерц, чего вполне достаточно для контроля за переходными процессами в электроэнергетических системах.
Присутствие в головной измерительной части предлагаемого устройства источника вторичного электропитания полностью устраняет препятствия для реализации таких видов передачи сигналов измерительной информации, формируемых на высокой стороне устройства, которые обеспечивают гальваническую развязку с внешними приемными устройствами, располагающимися на низкой стороне, посредством использования радиочастотного и (или) оптического каналов. Кроме того, появляется возможность непосредственного контроля тока в сетевом проводе, а не в шунте-отводе от него, как это делается в прототипе, что снимает проблему обеспечения высококачественного и стабильного гальванического контакта измерительного модуля с сетевым проводом, повышает точность измерений тока, упрощает и ускоряет процедуру подключения модуля к сети. Принятое в предлагаемом устройстве деление на две функционально и конструктивно самостоятельные части позволяет унифицировать их и на этой основе, даже имея электрическим пределом монолитной конструкции опорного конденсатора напряжение сети среднего класса 35-46 кВ, последовательным их соединением создавать измерительные модули на напряжение 110-220 кВ и выше.
Блок-схема вариантов реализации предлагаемого высоковольтного измерительного модуля (ВИМ) представлена на фиг. 1 - 3. Он, в частности, содержит пассивный преобразователь сетевого тока 1, например трансформатор тока типа пояса Роговского; пассивный преобразователь сетевого напряжения, состоящий из высоковольтного опорного конденсатора 2 и низковольтного плеча, например, состоящего из параллельно соединенных конденсатора 3 и цепочки из двух последовательных резисторов 4 и 5; низковольтный питающий трансформатор тока 6, низковольтный питающий трансформатор напряжения 7; дроссель 8; фильтрующий конденсатор 9; демпфирующие резисторы 10; блок вторичного электропитания 11; активный преобразователь сигналов измерительной информации 19, например, включающий в себя согласующие устройства 12, электронный коммутатор 13, фильтр нижних или верхних частот 14, преобразователь аналогового сигнала в электрический код 15, передатчик 16 с радиочастотным 17 и оптическим 18 выходами, электрический экран 20.
Предлагаемое устройство в приведенной на фиг. 3 реализации работает следующим образом. Переменные ток, протекающий по сетевому проводу, и напряжение между сетевым проводом и землей с помощью соответственно пассивного преобразователя сетевого тока 1 и пассивного преобразователя сетевого напряжения - двухкаскадного высоковольтного делителя, состоящего из активно-емкостных элементов 2, 3, 4 и 5, преобразуются в их низковольтные электрические аналоги - сигналы измерительной информации, выделяемые на нагрузках в согласующих устройствах 12. Величины конденсаторов 2 (C2) и 3 (C3) - первый каскад деления, а также сопротивления резисторов 4 (R4) и 5 (R5) - второй каскад деления выбираются из условий обеспечения требуемой величины общего коэффициента деления высоковольтного делителя
и его частотной независимости Kдел(f) = const.
и его частотной независимости Kдел(f) = const.
Последнее удовлетворяется при выполнении соотношения
C2Rут~ C3(R4+R5) ≫ 1/2πfн;
где Rут - сопротивление утечки опорного конденсатора 2;
fн - нижняя граничная частота полосы частот ВИМ.
C2Rут~ C3(R4+R5) ≫ 1/2πfн;
где Rут - сопротивление утечки опорного конденсатора 2;
fн - нижняя граничная частота полосы частот ВИМ.
Кроме того, мощность, пропускаемая конденсаторами 2 и 3 на промышленной частоте, должна быть достаточна для запитки ВИМ без понижения точности измерения сетевого напряжения. Или применительно к питающему трансформатору напряжения 7 это требование выражается в том, чтобы переменная (определяемая переменной нагрузкой) часть потребляемой мощности Pпер, отбираемой трансформатором 7 из цепи высоковольтного делителя сетевого напряжения, не превышала реактивной мощности Q, циркулирующей в цепи делителя на промышленной частоте, умноженной на допустимую относительную погрешность измерения сетевого напряжения δuc
Pпер≤ δucQ.
Тогда составляющая погрешности измерений δPпер, обусловленная подключением к цепи высоковольтного делителя низковольтного питающего трансформатора 7, равная
не превысит 0,5δuc. Так, например, для сети номинальным напряжением Uс= 35 кВ при средней стандартной величине емкости опорного конденсатора 2 - C2= 5000 пФ и требуемой погрешности измерений сетевого напряжения δuc= 1% верхний предел величины Pпер будет составлять
чего вполне достаточно для организации питания активного преобразователя сигналов измерительной информации 19. Устройства 12 в активном преобразователе измерительной информации 19 выполняют функции гальванической развязки и согласования импедансов пассивных преобразователей сетевых тока и напряжения и последующих элементов цепи преобразования. Электронный коммутатор, работая с заданной периодичностью, подключает выходы устройств 12 к фильтру 14, попеременно подавая на его вход электрические аналоги сетевых тока и напряжения. Фильтр 14 в зависимости от назначения ВИМ (контроль параметров тока и напряжения промышленной частоты или контроль характеристик переходного процесса в сети) выделяет из поступающего на его вход аналогового сигнала низкочастотную или высокочастотную составляющие. С выхода фильтра 14 аналоговый сигнал поступает в устройство 15, преобразующее его параметры в электрический (в частности импульсный) код. Закодированный сигнал, содержащий измерительную информацию, подается на передатчик 16, где он модулирует генерируемые передатчиком радионесущую и световую частоты. Преобразованные таким образом сигналы измерительной информации поступают на радиочастотный 17 и оптический 18 выходы ВИМ, с которых измерительная информация по радиочастотному и оптическому каналам соответственно может транслироваться к приемнику. Функционирование активных преобразовательных элементов, входящих в состав ВИМ, обеспечивается блоком вторичного электропитания 11, который вырабатывает необходимые питающие напряжения. Блок вторичного электропитания 11 через низковольтный питающий трансформатор тока 6 подключается к сетевому проводу и через низковольтный питающий трансформатор напряжения 7 к цепи высоковольтного делителя. Использование в устройстве ВИМ, в частности, сочетания питающих трансформаторов обоих типов 6 и 7, взаимно дополняющих друг друга, позволяет и в случае холостого хода и в аварийной ситуации (короткого замыкания) в высоковольтной сети сохранять работоспособность ВИМ. При полном отключении участка сети, на котором функционирует ВИМ, блок вторичного электропитания 11, например, за счет энергии предусматриваемых в нем аккумулирующих элементов обеспечивает кратковременную работоспособность ВИМ, достаточную для передачи параметров тока и напряжения, характеризующих последнее состояние данного участка сети. Фильтрующий конденсатор 9 шунтирует первичную обмотку трансформатора 7 по высокой частоте, так что с учетом малости его реактивного сопротивления (десятки Ом) на промышленной частоте результирующий импеданс этого участка цепи оказывается достаточно низким для того, чтобы не влиять на характеристики высоковольтного делителя во всей рабочей полосе частот ВИМ. Демпфирующий резистор 10 сглаживает частотную характеристику этого делителя. Все элементы ВИМ за исключением опорного конденсатора 2 помещаются в электрический экран 20, благодаря чему электрически и конструктивно формируется измерительная головная часть ВИМ, защищенная от эфирных помех. Для снижения наводок промышленной частоты на элементы головной измерительной части ВИМ и исключения колебаний ("плавания") потенциала экрана 20 в электрическом поле сетевого провода он гальванически с помощью дросселя 8 и демпфирующего резистора 10 соединяется с сетевым проводом. Опорный конденсатор 2, входя в состав высоковольтного делителя напряжения, выполняет также функцию отделения высоковольтной части ВИМ от земли и, являясь конструктивно завершенным высоковольтным элементом, способен самостоятельно выдерживать не только номинальное напряжение сети, но и возможные перенапряжения, возникающие в электроэнергетической системе. Измерительная головная часть модуля крепится на опорном конденсаторе 2, причем экран 20, находящийся под высоким потенциалом относительно земли и нулевым относительно сетевого провода, отделяется от верхнего электрода конденсатора 2 изолятором. При необходимости полость внутри экрана 20 заполняется диэлектрическим компаундом, предохраняющим элементы головной части от воздействия влаги. В другой возможной конфигурации работа предлагаемого устройства может быть построена по двум независимым цепям преобразования: цепи преобразования аналога сетевого тока и отдельно цепи преобразования аналога сетевого напряжения; в этом случае элементы 14 - 18, входящие в состав активного преобразователя сигналов измерительной информации 19, присутствуют в каждой из этих цепей, а элемент 13 (электронный коммутатор) из его состава исключается.
Pпер≤ δucQ.
Тогда составляющая погрешности измерений δPпер, обусловленная подключением к цепи высоковольтного делителя низковольтного питающего трансформатора 7, равная
не превысит 0,5δuc. Так, например, для сети номинальным напряжением Uс= 35 кВ при средней стандартной величине емкости опорного конденсатора 2 - C2= 5000 пФ и требуемой погрешности измерений сетевого напряжения δuc= 1% верхний предел величины Pпер будет составлять
чего вполне достаточно для организации питания активного преобразователя сигналов измерительной информации 19. Устройства 12 в активном преобразователе измерительной информации 19 выполняют функции гальванической развязки и согласования импедансов пассивных преобразователей сетевых тока и напряжения и последующих элементов цепи преобразования. Электронный коммутатор, работая с заданной периодичностью, подключает выходы устройств 12 к фильтру 14, попеременно подавая на его вход электрические аналоги сетевых тока и напряжения. Фильтр 14 в зависимости от назначения ВИМ (контроль параметров тока и напряжения промышленной частоты или контроль характеристик переходного процесса в сети) выделяет из поступающего на его вход аналогового сигнала низкочастотную или высокочастотную составляющие. С выхода фильтра 14 аналоговый сигнал поступает в устройство 15, преобразующее его параметры в электрический (в частности импульсный) код. Закодированный сигнал, содержащий измерительную информацию, подается на передатчик 16, где он модулирует генерируемые передатчиком радионесущую и световую частоты. Преобразованные таким образом сигналы измерительной информации поступают на радиочастотный 17 и оптический 18 выходы ВИМ, с которых измерительная информация по радиочастотному и оптическому каналам соответственно может транслироваться к приемнику. Функционирование активных преобразовательных элементов, входящих в состав ВИМ, обеспечивается блоком вторичного электропитания 11, который вырабатывает необходимые питающие напряжения. Блок вторичного электропитания 11 через низковольтный питающий трансформатор тока 6 подключается к сетевому проводу и через низковольтный питающий трансформатор напряжения 7 к цепи высоковольтного делителя. Использование в устройстве ВИМ, в частности, сочетания питающих трансформаторов обоих типов 6 и 7, взаимно дополняющих друг друга, позволяет и в случае холостого хода и в аварийной ситуации (короткого замыкания) в высоковольтной сети сохранять работоспособность ВИМ. При полном отключении участка сети, на котором функционирует ВИМ, блок вторичного электропитания 11, например, за счет энергии предусматриваемых в нем аккумулирующих элементов обеспечивает кратковременную работоспособность ВИМ, достаточную для передачи параметров тока и напряжения, характеризующих последнее состояние данного участка сети. Фильтрующий конденсатор 9 шунтирует первичную обмотку трансформатора 7 по высокой частоте, так что с учетом малости его реактивного сопротивления (десятки Ом) на промышленной частоте результирующий импеданс этого участка цепи оказывается достаточно низким для того, чтобы не влиять на характеристики высоковольтного делителя во всей рабочей полосе частот ВИМ. Демпфирующий резистор 10 сглаживает частотную характеристику этого делителя. Все элементы ВИМ за исключением опорного конденсатора 2 помещаются в электрический экран 20, благодаря чему электрически и конструктивно формируется измерительная головная часть ВИМ, защищенная от эфирных помех. Для снижения наводок промышленной частоты на элементы головной измерительной части ВИМ и исключения колебаний ("плавания") потенциала экрана 20 в электрическом поле сетевого провода он гальванически с помощью дросселя 8 и демпфирующего резистора 10 соединяется с сетевым проводом. Опорный конденсатор 2, входя в состав высоковольтного делителя напряжения, выполняет также функцию отделения высоковольтной части ВИМ от земли и, являясь конструктивно завершенным высоковольтным элементом, способен самостоятельно выдерживать не только номинальное напряжение сети, но и возможные перенапряжения, возникающие в электроэнергетической системе. Измерительная головная часть модуля крепится на опорном конденсаторе 2, причем экран 20, находящийся под высоким потенциалом относительно земли и нулевым относительно сетевого провода, отделяется от верхнего электрода конденсатора 2 изолятором. При необходимости полость внутри экрана 20 заполняется диэлектрическим компаундом, предохраняющим элементы головной части от воздействия влаги. В другой возможной конфигурации работа предлагаемого устройства может быть построена по двум независимым цепям преобразования: цепи преобразования аналога сетевого тока и отдельно цепи преобразования аналога сетевого напряжения; в этом случае элементы 14 - 18, входящие в состав активного преобразователя сигналов измерительной информации 19, присутствуют в каждой из этих цепей, а элемент 13 (электронный коммутатор) из его состава исключается.
С выхода ВИМ радиочастотные сигналы измерительной информации могут поступать в ЛЭП и транслироваться благодаря ее направляющим свойствам до пункта их приема. Инжекция в ЛЭП и отвод радиочастотных сигналов из ЛЭП осуществляются с помощью высоковольтных модулей присоединения, принцип работы которых подробно описан в [4].
Таким образом, техническим результатом от использования заявляемого устройства для контроля электроэнергетических систем является возможность повсеместного дистанционного контроля за состоянием электроэнергетических систем по параметрам тока и напряжения, включая контроль за переходными процессами в этих системах, причем заявляемое устройство не имеет ограничений на класс напряжения сети, работает автономно за счет энергии, отбираемой из высоковольтной части контролируемых электроэнергетических систем, безопасно в эксплуатации и не требует специальной трансляционной сети для сбора измерительной информации.
Источники информации:
1. Дорошев К.И. Выключатели и измерительные трансформаторы в КРУ 6 - 220 кВ. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 136 - 146.
1. Дорошев К.И. Выключатели и измерительные трансформаторы в КРУ 6 - 220 кВ. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 136 - 146.
2. Bjarme M. and Jchuston P.M. Optical instrument transformers forcurrent and voltage. ABB Relays AB/HD, 1994 12/30, p. 380-384.
3. Lindsey K.E. Apparatus and method for sensing power liue conditions. Patent Number: 4.823.022, date of patent: Apr.l8, 1989, Int.CL - H 01 H 3/26, U.S.CL - 307/149.
4. Микуцкий Г. В. Устройства обработки и присоединения высокочастотных каналов. - М.: Энергия, 1974, с. 106 - 158.
Claims (3)
1. Устройство для контроля электроэнергетических систем, содержащее подключенный к высоковольтной сети высоковольтный измерительный модуль, включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока, отличающееся тем, что высоковольтный измерительный модуль дополнительно содержит блок вторичного электропитания, подключенный к блоку вторичного электропитания, магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и с блоком вторичного элекропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, причем все элементы высоковольтного измерительного модуля помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и демпфирующий резистор.
2. Устройство для контроля электроэнергетических систем, содержащее подключенный к высоковольтной сети высоковольтный измерительный модуль, включающий в себя электрически связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого напряжения, отличающееся тем, что высоковольтный измерительный модуль дополнительно содержит блок вторичного электропитания, подключенные к блоку вторичного электропитания магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью и включенный в цепь пассивного преобразователя сетевого напряжения низковольтный питающий трансформатор напряжения с фильтрующим конденсатором, шунтирующим первичную обмотку, и параллельным ему демпфирующим резистором, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого напряжения и с блоком вторичного электропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, а пассивный преобразователь сетевого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных высоковольтного опорного конденсатора и низковольтного плеча, причем все элементы высоковольтного измерительного модуля, кроме высоковольтного опорного конденсатора, помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и демпфирующий резистор.
3. Устройство для контроля электроэнергетических систем, содержащее подключенный к высоковольтной сети высоковольтный измерительный модуль, включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока и электрически связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого напряжения, отличающееся тем, что высоковольтный измерительный модуль дополнительно содержит блок вторичного электропитания, подключенные к блоку вторичного электропитания магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью и включенный в цепь пассивного преобразователя сетевого напряжения низковольтный питающий трансформатор напряжения с фильтрующим конденсатором, шунтирующим первичную обмотку, и параллельным ему демпфирующим резистором, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и/или пассивным преобразователем сетевого напряжения, а также с блоком вторичного электропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, а пассивный преобразователь сетевого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных высоковольтного опорного конденсатора и низковольтного плеча, причем все элементы высоковольтного измерительного модуля, кроме высоковольтного опорного конденсатора, помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и демпфирующий резистор.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98110197A RU2143165C1 (ru) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Устройство для контроля электроэнергетических систем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98110197A RU2143165C1 (ru) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Устройство для контроля электроэнергетических систем |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2143165C1 true RU2143165C1 (ru) | 1999-12-20 |
Family
ID=20206561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98110197A RU2143165C1 (ru) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Устройство для контроля электроэнергетических систем |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2143165C1 (ru) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004040239A1 (fr) * | 2002-10-31 | 2004-05-13 | C & G d.o.o. | Dispositif de controle a distance de l'etat de lignes aeriennes de transport d'electricite (variantes) |
| RU2447566C2 (ru) * | 2005-12-15 | 2012-04-10 | Абб Текнолоджи Лтд. | Многообъектные защита, управление и контроль в одном и том же интеллектуальном электронном устройстве |
| RU2475913C2 (ru) * | 2008-09-08 | 2013-02-20 | Абб Рисерч Лтд. | Аппарат и способ для адаптивного обнаружения повреждений в мегавольтных распределительных сетях |
| RU2506681C2 (ru) * | 2009-05-29 | 2014-02-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Распределение энергии |
| RU2509333C1 (ru) * | 2013-03-11 | 2014-03-10 | Открытое Акционерное Общество "Системный Оператор Единой Энергетической Системы" | Система мониторинга автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов электростанции |
| RU2521778C1 (ru) * | 2013-01-31 | 2014-07-10 | Константин Юрьевич Соловьев | Устройство дистанционного контроля состояния провода, грозозащитного троса или кабеля воздушной линии электропередачи |
| RU2564124C1 (ru) * | 2014-09-04 | 2015-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Логотех" | Комплекс дистанционного контроля токов и напряжений |
| RU2611259C1 (ru) * | 2016-01-29 | 2017-02-21 | Открытое Акционерное Общество "Системный Оператор Единой Энергетической Системы" | Автоматизированное устройство определения предельных режимов электрических систем |
| RU198991U1 (ru) * | 2020-05-21 | 2020-08-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ай-Тор" (Ооо «Ай-Тор») | Неинвазивное устройство для дистанционного преобразования тока и напряжения в высоковольтной сети |
-
1998
- 1998-05-29 RU RU98110197A patent/RU2143165C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SU 500565 14.04.76. * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004040239A1 (fr) * | 2002-10-31 | 2004-05-13 | C & G d.o.o. | Dispositif de controle a distance de l'etat de lignes aeriennes de transport d'electricite (variantes) |
| RU2447566C2 (ru) * | 2005-12-15 | 2012-04-10 | Абб Текнолоджи Лтд. | Многообъектные защита, управление и контроль в одном и том же интеллектуальном электронном устройстве |
| RU2475913C2 (ru) * | 2008-09-08 | 2013-02-20 | Абб Рисерч Лтд. | Аппарат и способ для адаптивного обнаружения повреждений в мегавольтных распределительных сетях |
| RU2506681C2 (ru) * | 2009-05-29 | 2014-02-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Распределение энергии |
| RU2521778C1 (ru) * | 2013-01-31 | 2014-07-10 | Константин Юрьевич Соловьев | Устройство дистанционного контроля состояния провода, грозозащитного троса или кабеля воздушной линии электропередачи |
| RU2509333C1 (ru) * | 2013-03-11 | 2014-03-10 | Открытое Акционерное Общество "Системный Оператор Единой Энергетической Системы" | Система мониторинга автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов электростанции |
| EA023094B1 (ru) * | 2013-03-11 | 2016-04-29 | Открытое Акционерное Общество "Системный Оператор Единой Энергетической Системы" | Система мониторинга автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов электростанции |
| RU2564124C1 (ru) * | 2014-09-04 | 2015-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Логотех" | Комплекс дистанционного контроля токов и напряжений |
| RU2611259C1 (ru) * | 2016-01-29 | 2017-02-21 | Открытое Акционерное Общество "Системный Оператор Единой Энергетической Системы" | Автоматизированное устройство определения предельных режимов электрических систем |
| RU198991U1 (ru) * | 2020-05-21 | 2020-08-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ай-Тор" (Ооо «Ай-Тор») | Неинвазивное устройство для дистанционного преобразования тока и напряжения в высоковольтной сети |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2925370C (en) | A high voltage divider | |
| US9419438B2 (en) | Power-line communication coupling | |
| RU2143165C1 (ru) | Устройство для контроля электроэнергетических систем | |
| CA1078922A (en) | Transformer cascade for powering electronics on high voltage transmission lines | |
| US8896393B2 (en) | Coupling interfaces for communication transceivers over power lines | |
| EP2807664B1 (en) | Combined transformer for power system | |
| JPH0238524Y2 (ru) | ||
| CN114859188A (zh) | 一种配电台区高压设备故障监测装置及方法 | |
| Zhang et al. | Active DC filter for HVDC systems | |
| RU65323U1 (ru) | Функциональный автоматизированный комплекс связи | |
| CN108710020B (zh) | 一种配电设备用取能测量电容型双重式电压传感器 | |
| CN201041573Y (zh) | 光电数字直接式中高压电力电能表 | |
| RU198991U1 (ru) | Неинвазивное устройство для дистанционного преобразования тока и напряжения в высоковольтной сети | |
| CA2584613C (en) | Impedance monitoring system and method | |
| CN217427771U (zh) | 一种基于脉冲信号的电力设备状态智能在线监控系统 | |
| CN208508358U (zh) | 新型hgis集成组合式光学互感器 | |
| Coors et al. | HV AC testing of super-long cables | |
| RU73492U1 (ru) | Автономное автоматическое комплексное измерительное устройство контроля и учета электроэнергии в режиме реального времени в сетях высокого напряжения | |
| RU2812783C1 (ru) | Датчик высокочастотных сигналов устройства селективного определения поврежденного присоединения и расстояния от подстанции до места возникновения однофазного замыкания на землю в распределительных сетях 6-35 кв | |
| CN211627677U (zh) | 一种无功补偿用远程光纤数据采集装置 | |
| RU2143784C1 (ru) | Широкополосное устройство присоединения с направленными свойствами | |
| CN109030909A (zh) | 一种配电一二次融合用三相电阻电抗分压式电压传感器 | |
| SU1737481A1 (ru) | Система передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи | |
| RU94023829A (ru) | Устройство частотной токовой защиты кабельных линий | |
| SU503368A1 (ru) | Комплексное устройство дл электроснабжени и управлени электрооборудованием |