RU2237332C2 - Open electric arc fiber-optic pickup - Google Patents
Open electric arc fiber-optic pickup Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237332C2 RU2237332C2 RU2002126864/09A RU2002126864A RU2237332C2 RU 2237332 C2 RU2237332 C2 RU 2237332C2 RU 2002126864/09 A RU2002126864/09 A RU 2002126864/09A RU 2002126864 A RU2002126864 A RU 2002126864A RU 2237332 C2 RU2237332 C2 RU 2237332C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- inlet
- electric arc
- input
- summing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
- H02H1/0015—Using arc detectors
- H02H1/0023—Using arc detectors sensing non electrical parameters, e.g. by optical, pneumatic, thermal or sonic sensors
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в энергетическом оборудовании для повышения локализационной способности электроустановок, в том числе шкафов комплектных распределительных устройств (КРУ), комплектных трансформаторных подстанций (КТП), комплектных токопроводов при возникновении в них открытой электрической дуги.The invention relates to electrical engineering and is intended for use in power equipment to increase the localization ability of electrical installations, including switchgear switchgear cabinets, switchgear transformer substations (KTP), complete current conductors when an open electric arc occurs in them.
При разработке систем аварийной защиты электрораспределительного оборудования, в частности КРУ, при возникновении открытой электрической дуги встает задача определения местоположения дуги и ее мощности. При этом датчик открытой электрической дуги должен охватывать несколько шкафов КРУ и не реагировать на электромагнитные помехи.When developing emergency protection systems for electrical distribution equipment, in particular switchgear, when an open electric arc occurs, the task arises of determining the location of the arc and its power. In this case, the sensor of an open electric arc should cover several switchgear cabinets and not respond to electromagnetic interference.
Известно устройство дуговой защиты [1], в состав которого входит датчик открытой электрической дуги в виде эластичного оптико-волоконного жгута со светопроницаемой оболочкой, подключенного одним из своих концов к фотоэлектронному преобразователю.A device for arc protection [1], which includes a sensor of an open electric arc in the form of an elastic fiber optic bundle with a translucent sheath, connected at one of its ends to a photoelectric converter.
Выходной сигнал Р датчика можно описать формулойThe output signal P of the sensor can be described by the formula
P=kW·10-α·s,P = kW · 10 -α · s ,
где W - мощность электрической дуги; k - коэффициент преобразования датчика; α - коэффициент затухания оптической мощности в оптико-волоконном жгуте; s - местоположение электрической дуги вдоль жгута. Данный датчик позволяет фиксировать только момент возникновения электрической дуги, так как из его единственного выходного сигнала Р нельзя выделить две независимые величины: мощность дуги W и ее местоположение s.where W is the power of the electric arc; k is the conversion coefficient of the sensor; α is the attenuation coefficient of optical power in an optical fiber bundle; s is the location of the electric arc along the bundle. This sensor allows you to record only the moment of occurrence of the electric arc, since two independent quantities cannot be distinguished from its only output signal P: arc power W and its location s.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является волоконно-оптический датчик открытой электрической дуги, входящий в устройство для отключения КРУ [2], состоящий из протяженного волоконного световода со светопроницаемой оболочкой, противоположные концы которого оптически подключены к соответствующим фотоэлектронным преобразователям. Выходы фотоэлектронных преобразователей подключены к соответствующим входам блока логарифмирования отношения токов фотоэлектронных преобразователей.The closest technical solution to the proposed one is a fiber-optic sensor of an open electric arc, which is included in the device for switching off the switchgear [2], consisting of an extended fiber light guide with a translucent sheath, the opposite ends of which are optically connected to the corresponding photoelectric converters. The outputs of the photoelectronic converters are connected to the corresponding inputs of the logarithm unit of the ratio of the currents of the photoelectronic converters.
Датчик работает следующим образом. Возникновение и горение открытой электрической дуги в ячейке КРУ сопровождается интенсивным испусканием света, который попадает на боковую поверхность световода в точке s, соответствующей местоположению аварийной ячейки вдоль световода, и возбуждает внутри световода два оптических сигнала. Эти сигналы по тому же самому световоду поступают на его противоположные концы и, соответственно, входы фотоэлектронных преобразователей, где преобразуются в аналогичные им по форме импульса электрические сигналы, которые описываются формулами:The sensor operates as follows. The appearance and burning of an open electric arc in a switchgear cell is accompanied by intense emission of light that enters the lateral surface of the fiber at point s, corresponding to the location of the emergency cell along the fiber, and excites two optical signals inside the fiber. These signals through the same fiber arrive at its opposite ends and, accordingly, the inputs of the photoelectronic converters, where they are converted into electrical signals that are similar in shape to the pulse, which are described by the formulas:
где P1, Р2 - электрические сигналы с выходов первого и второго фотоэлектронных преобразователей; L - длина световода.where P 1 , P 2 - electrical signals from the outputs of the first and second photoelectronic converters; L is the length of the fiber.
Сигналы P1, P2 поступают на вход блока логарифмирования отношения токов, где преобразуются в электрический сигнал U по следующей формуле:The signals P 1 , P 2 are fed to the input of the current ratio logarithm unit, where they are converted into an electrical signal U according to the following formula:
где β - коэффициент преобразования блока логарифмирования отношения токов.where β is the conversion coefficient of the block of the logarithm of the current ratio.
Таким образом, на выходе датчика генерируется сигнал, линейно зависящий от местоположения дуги s вдоль световода.Thus, a signal is generated at the sensor output that linearly depends on the location of the arc s along the fiber.
Недостатком прототипа является отсутствие информации о мощности электрической дуги.The disadvantage of the prototype is the lack of information about the power of the electric arc.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является расширение функциональных возможностей датчика, а именно обеспечение возможности одновременного определения местоположения электрической дуги и ее мощности.The technical result provided by the claimed invention is to expand the functionality of the sensor, namely the provision of the possibility of simultaneously determining the location of the electric arc and its power.
Технический результат достигается тем, что волоконно-оптический датчик открытой электрической дуги, содержащий волоконный световод со светопроницаемой оболочкой, каждый из двух противоположных концов которого оптически подключен к входу своего фотоэлектронного преобразователя, дополнительно содержит два блока логарифмирования электрических сигналов, блок вычитания двух электрических сигналов и блок суммирования двух электрических сигналов, выход первого фотоэлектронного преобразователя подключен через соответствующий ему блок логарифмирования электрических сигналов к первому входу блока вычитания двух электрических сигналов и к второму входу блока суммирования двух электрических сигналов, выход второго фотоэлектронного преобразователя подключен через соответствующий ему блок логарифмирования электрических сигналов к второму входу блока вычитания двух электрических сигналов и к первому входу блока суммирования двух электрических сигналов.The technical result is achieved by the fact that the fiber-optic sensor of an open electric arc, containing a fiber light guide with a translucent sheath, each of the two opposite ends of which is optically connected to the input of its photoelectronic converter, additionally contains two blocks of the logarithm of the electrical signals, a unit for subtracting two electrical signals and a block the summation of two electrical signals, the output of the first photoelectronic converter is connected through its corresponding unit the logarithm of electrical signals to the first input of the unit for subtracting two electrical signals and to the second input of the unit for summing two electrical signals, the output of the second photoelectronic converter is connected through the corresponding unit for the logarithm of electrical signals to the second input of the unit for subtracting two electrical signals and to the first input of the unit for summing two electrical signals .
Схема волоконно-оптического датчика открытой электрической дуги представлена на чертеже.A diagram of a fiber optic sensor of an open electric arc is shown in the drawing.
Датчик содержит волоконный световод 1 со светопроницаемой оболочкой, два фотоэлектронных преобразователя 2, 3, два блока логарифмирования электрических сигналов 4, 5, блок вычитания двух электрических сигналов 6, блок суммирования двух электрических сигналов 7. Противоположные концы световода 1 оптически подключены к соответствующим входам фотоэлектронных преобразователей 2, 3, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков логарифмирования электрических сигналов 4, 5. Выход блока логарифмирования электрического сигнала 4 подключен к входу 1 блока вычитания двух электрических сигналов 6 и к входу 2 блока суммирования двух электрических сигналов 7. Аналогично выход блока логарифмирования электрического сигнала блока 5 подключен к входу 2 блока вычитания двух электрических сигналов 6 и к входу 1 блока суммирования двух электрических сигналов 7. Выходы блоков 6, 7 вычитания и суммирования двух электрических сигналов являются выходами 1, 2 датчика. Световод 1 со светопроницаемой оболочкой прокладывается вблизи токоведущих частей электрооборудования в местах наиболее вероятного возникновения электрической дуги.The sensor contains a fiber optic fiber 1 with a translucent sheath, two photoelectronic converters 2, 3, two logarithms of electrical signals 4, 5, a unit for subtracting two electrical signals 6, a unit for summing two electrical signals 7. The opposite ends of the optical fiber 1 are optically connected to the corresponding inputs of the photoelectronic converters 2, 3, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding blocks of the logarithm of the electrical signals 4, 5. The output of the block of the logarithm of the electric signal 4 sub It is connected to input 1 of the unit for subtracting two electrical signals 6 and to input 2 of the unit for summing two electrical signals 7. Similarly, the output of the unit for logarithmizing the electrical signal of unit 5 is connected to input 2 of the unit for subtracting two electrical signals 6 and to input 1 of the unit for adding two electrical signals 7. The outputs of blocks 6, 7 subtracting and summing two electrical signals are outputs 1, 2 of the sensor. The light guide 1 with a translucent sheath is laid near live parts of electrical equipment in the places of the most likely occurrence of an electric arc.
Предлагаемый волоконно-оптический датчик открытой электрической дуги работает следующим образом. Возникновение и горение открытой электрической дуги сопровождается сильным световым излучением, интенсивность которого пропорциональна мощности дуги W. Это излучение падает на боковую поверхность световода 1, в сердцевине которого индуцирует два оптических сигнала, пропорциональных интенсивности падающего излучения. Индуцированные оптические сигналы распространяются вдоль того же самого световода 1 по направлению к его концам и преобразуются в фотоэлектронных преобразователях 2, 3 в аналогичные им по форме импульса электрические сигналы P1, P2 в соответствии с формулами (1), (2). Электрические сигналы с фотоэлектронных преобразователей 2, 3 поступают на соответствующие им блоки логарифмирования 4, 5, в которых они преобразуются методом логарифмирования в сигналы U1, U2 по формулам:The proposed fiber optic sensor of an open electric arc operates as follows. The appearance and burning of an open electric arc is accompanied by strong light radiation, the intensity of which is proportional to the power of the arc W. This radiation falls on the side surface of the fiber 1, in the core of which it induces two optical signals proportional to the intensity of the incident radiation. The induced optical signals propagate along the same fiber 1 towards its ends and are converted in photoelectric converters 2, 3 into electrical signals P 1 , P 2 similar in shape to the pulse in accordance with formulas (1), (2). Electrical signals from photoelectronic converters 2, 3 are fed to their corresponding logarithmic units 4, 5, in which they are converted by the method of logarithm into signals U 1 , U 2 according to the formulas:
U1=β·lg(P1)=β·(lg(kw)-α·s),U 1 = β · log (P 1 ) = β · (log (kw) -α · s),
U2=β·lg(P2)=β·(lg(kW)-α·L+α·s),U 2 = β · log (P 2 ) = β · (log (kW) -α · L + α · s),
где β - коэффициент преобразования блока логарифмирования электрического сигнала.where β is the conversion coefficient of the logarithm unit of the electrical signal.
Прологарифмированный сигнал U1 поступает на вход 1 блока вычитания двух сигналов 6 и на вход 2 блока суммирования двух сигналов 7. Аналогично прологарифмированный сигнал U2 поступает на вход 2 блока разности двух сигналов 6 и на вход 1 блока суммы двух сигналов 7. В результате на выходе блока разности двух сигналов 6 образуется сигнал V1 линейно зависящий от местоположения дуги s согласно формулеThe prologarithmic signal U 1 is input to the input unit of the subtraction of two signals 6 and to the input 2 of the summing unit of the two signals 7. Similarly, the prologarithmic signal U 2 is input to the input 2 of the difference block of two signals 6 and to the input 1 of the block of the sum of two signals 7. As a result, the output of the block of the difference of the two signals 6 produces a signal V 1 linearly dependent on the location of the arc s according to the formula
V1=U1-U2=β·α·(L-2·s),V 1 = U 1 -U 2 = β · α · (L-2 · s),
а на выходе блока суммирования двух сигналов 7 соответственно образуется сигнал V2, линейно зависящий от логарифма мощности дуги W согласно формулеand at the output of the summing unit of two signals 7, respectively, a signal V 2 is generated, which linearly depends on the logarithm of the arc power W according to the formula
V2=U1+U2=β·(2·lg(kW)-a·L).V 2 = U 1 + U 2 = β · (2 · log (kW) -a · L).
Таким образом, на выходах 1, 2 формируются электрические сигналы, линейно зависящие от местоположения и логарифма мощности электрической дуги, что позволяет одновременно определять местоположение и мощность открытой электрической дуги.Thus, at the outputs 1, 2, electrical signals are generated that linearly depend on the location and logarithm of the power of the electric arc, which allows you to simultaneously determine the location and power of an open electric arc.
В заявляемом устройстве в качестве световода 1 можно использовать, например, нерегулярный оптико-волоконный жгут в оболочке из белой силиконовой резины, изготавливаемый АО “Лыткаринский завод оптического стекла”.In the inventive device, as a light guide 1, for example, an irregular optical fiber bundle in a shell of white silicone rubber manufactured by Lytkarinsky Optical Glass Plant JSC can be used.
В качестве фотоэлектронных преобразователей 2, 3 могут быть использованы фотодетекторы, изготовленные на базе фотодиодов ЛФД-2.As photoelectric converters 2, 3, photodetectors made on the basis of LFD-2 photodiodes can be used.
В качестве блоков логарифмирования 4, 5 электрических сигналов может быть использована схема логарифмирования, построенная на базе операционного усилителя и приведенная в [3].As blocks of the logarithm 4, 5 of electrical signals can be used a logarithm circuit built on the basis of the operational amplifier and given in [3].
В качестве блоков суммирования и вычитания двух электрических сигналов 6, 7 могут быть использованы схемы, построенные на базе операционного усилителя и приведенные в [3].As blocks for summing and subtracting two electrical signals 6, 7, circuits constructed on the basis of an operational amplifier and given in [3] can be used.
Таким образом, техническим результатом от использования заявляемого волоконно-оптического датчика открытой электрической дуги в сравнении с прототипом является расширение функциональных возможностей устройства, а именно обеспечение возможности одновременного определения местоположения и мощности открытой электрической дуги.Thus, the technical result from the use of the inventive fiber-optic sensor of an open electric arc in comparison with the prototype is to expand the functionality of the device, namely the ability to simultaneously determine the location and power of an open electric arc.
Источники информацииSources of information
1. Демьянович М.В. и др. Новая дуговая защита для комплектных распределительных устройств. “Энергетик”, №5, 2001, с.24.1. Demjanovich M.V. and others. New arc protection for complete switchgears. “Power Engineer”, No. 5, 2001, p.24.
2. Устройство для отключения комплектных распределительных устройств. Патент РФ на изобретение №2096887, 04.08.1993, МКИ7 Н 02 Н 7/26.2. Device for disconnecting complete switchgears. RF patent for the invention No. 2096887, 08/04/1993, MKI 7 H 02 H 7/26.
3. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. - М.: Советское радио, 1979.3. Shilo V.L. Line integrated circuits. - M.: Soviet Radio, 1979.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126864/09A RU2237332C2 (en) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | Open electric arc fiber-optic pickup |
PCT/RU2003/000223 WO2004032301A1 (en) | 2002-10-07 | 2003-05-21 | Fibre-optical sensor for open electric arc |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126864/09A RU2237332C2 (en) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | Open electric arc fiber-optic pickup |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002126864A RU2002126864A (en) | 2004-05-20 |
RU2237332C2 true RU2237332C2 (en) | 2004-09-27 |
Family
ID=32067110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002126864/09A RU2237332C2 (en) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | Open electric arc fiber-optic pickup |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2237332C2 (en) |
WO (1) | WO2004032301A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446535C1 (en) * | 2011-02-09 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Arc protection device with detection of electric arc location and capacity |
RU2459222C1 (en) * | 2010-12-23 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Fibre spark and electric arc sensor |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105469593A (en) * | 2015-11-27 | 2016-04-06 | 国家电网公司 | Intelligent substation optical fiber interface online data mapping transmission method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2856188C2 (en) * | 1978-12-27 | 1985-09-05 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Device for the detection of arcing faults in switchgear |
DE3129041A1 (en) * | 1981-07-23 | 1983-02-03 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., 5401 Baden, Aargau | FIBER OPTICAL SENSOR FOR DETECTING ELECTRIC ARCH DISCHARGE |
RU2096887C1 (en) * | 1993-08-04 | 1997-11-20 | Юрий Петрович Казачков | Metalclad switchgear disconnecting device |
RU2120167C1 (en) * | 1997-04-03 | 1998-10-10 | Научно-исследовательский институт импульсной техники | Metalclad switchgear cubicle disconnecting device |
RU2168826C1 (en) * | 2000-07-03 | 2001-06-10 | Научно-исследовательский институт импульсной техники | Arc-protection device for disconnecting metalclad switchgear cubicle |
-
2002
- 2002-10-07 RU RU2002126864/09A patent/RU2237332C2/en not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-05-21 WO PCT/RU2003/000223 patent/WO2004032301A1/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2459222C1 (en) * | 2010-12-23 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Fibre spark and electric arc sensor |
RU2446535C1 (en) * | 2011-02-09 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Arc protection device with detection of electric arc location and capacity |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2004032301A1 (en) | 2004-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101359591B1 (en) | Apparatus for measuring the electrical energy delivered to a rail traction unit by a high voltage line | |
SE7901600L (en) | DEVICE FOR LOSBABLE CONNECTOR FOR LIGHT CONDUCTOR | |
IT1153417B (en) | SIGNAL TRANSMISSION SYSTEM ON CONDUCTORS OF AN ELECTRICITY DISTRIBUTION NETWORK | |
RU2237332C2 (en) | Open electric arc fiber-optic pickup | |
ES483880A1 (en) | Overhead power cables | |
FI964231A0 (en) | Hybrid electricity and telecommunications distribution network | |
RU2168826C1 (en) | Arc-protection device for disconnecting metalclad switchgear cubicle | |
RU2401495C1 (en) | Open electric arc distributive sensor | |
ATE159625T1 (en) | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DETECTING A GROUND FAULT IN A POWER TRANSMISSION CABLE | |
RU2096887C1 (en) | Metalclad switchgear disconnecting device | |
CN112485207A (en) | Quantum vacuum spectrometer and demonstration method thereof | |
RU2120167C1 (en) | Metalclad switchgear cubicle disconnecting device | |
JPH04127830A (en) | Method and device for locating fault point of gas insulating switch | |
JPS5644843A (en) | Measuring device of acoustic emission | |
De Nazaré et al. | Development of a monitoring system to improve ampacity in 138kV transmission lines using photonic technology | |
RU5893U1 (en) | ARC PROTECTION DEVICE | |
Adriani et al. | An optical decoupling system for double-sided silicon microstrip detectors | |
JPS576367A (en) | Method for detecting partial discharge of power cable | |
RU2002126864A (en) | OPEN ELECTRIC ARC FIBER OPTICAL SENSOR | |
Kim et al. | Spatially-resolved measurement of arc flash event based on transmission loss of plastic optical fiber | |
RU94035342A (en) | Device for checking ice mass on high-voltage conductors of power transmission lines | |
JPH03194479A (en) | Fault position locating device for electric apparatus | |
JPS6014522B2 (en) | Photoelectric switch | |
JPS6472081A (en) | Electroscope | |
JPS5953019A (en) | Discharge detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100915 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181008 |