RU2408891C2 - Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, способ измерения переменного тока - Google Patents
Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, способ измерения переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2408891C2 RU2408891C2 RU2009103510/28A RU2009103510A RU2408891C2 RU 2408891 C2 RU2408891 C2 RU 2408891C2 RU 2009103510/28 A RU2009103510/28 A RU 2009103510/28A RU 2009103510 A RU2009103510 A RU 2009103510A RU 2408891 C2 RU2408891 C2 RU 2408891C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- analog
- digital
- measured current
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для использования в цепях переменного тока, находящихся под высоким потенциалом относительно земли. Устройство включает датчик тока, аналого-цифровой преобразователь, оптический кабель для передачи цифрового кода под потенциал земли, цифроаналоговый преобразователь для преобразования цифрового кода в сигнал, пропорциональный измеряемому току. В этом устройстве на проводнике с измеряемым током установлен в качестве датчика тока низковольтный измерительный трансформатор тока, имеющий высокий класс точности, вторичная обмотка которого имеет контакт с высоковольтным проводником с измеряемым током и присоединена ко входу аналого-цифрового преобразователя, питаемого от источника постоянного напряжения, получаемого с использованием трансформации измеряемого тока. Выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя через устройство задержки подан на цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к приемнику сигнала. Корпуса цифроаналогового преобразователя и приемника сигнала находится под потенциалом земли. Технический результат - повышение точности измерения тока. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цепях переменного тока, находящихся под высоким потенциалом относительно земли.
Изобретение решает задачу измерений с точностью, достаточной для коммерческого учета электроэнергии.
Известен аналоговый измерительный преобразователь, выполненный по схеме компенсационного измерительного трансформатора переменного тока. Схема содержит трехобмоточный трансформатор тока, одна из вторичных обмоток которого подключена ко входу усилителя переменного напряжения, выход которого подключен к другой вторичной обмотке через резистор обратной связи [Л.Г.Журавин и др., Методы электрических измерений. Л.: Энергоатомиздат. 1990. с.54-56, рис.3.2].
Номинальное напряжение трансформаторов тока, применяемых для измерения тока, находится в пределах от 0,66 кВ до 750 кВ [ГОСТ 7746-2001. Трансформаторы тока. Общие технические условия]. Недостатками высоковольтных трансформантов тока (более 6 кВ) являются большие габариты, масса и стоимость из-за наличия высоковольтной изоляции, а также низкая надежность. Высоковольтная изоляция затрудняет охлаждение обмоток трансформаторов тока, и они выходят из строя из-за импульсных перенапряжений на первичной обмотке относительно земли.
Известно основанное на цифровом методе измерений устройство гальванической развязки - измеритель нагрузки фидеров постоянного тока, предназначенное для измерения и передачи под потенциал земли любых нормированных аналоговых сигналов из электрических цепей, находящихся под высоким потенциалом [www.scitlibrary/rus/catalog/pages/417html - новые промышленные разработки, публикация от 12 сентября 2000 г.]. Устройство выполнено в виде конструкции с высоковольтным изолятором, через который под высокий потенциал передается энергия питания для преобразователя входного аналогового сигнала (с делителя или шунта) в частоту импульсов, а в обратном направлении по инфракрасному оптическому каналу передается частотно-импульсный сигнал. Устройство также содержит преобразователь частоты в напряжение для вывода аналоговых сигналов.
Измерение тока таким образом не дает представления о фазе синусоидального сигнала, так как имеется запаздывание, связанное со временем преобразования аналогового сигнала в цифровой код и обратно. При измерении переменного тока, особенно для коммерческого учета электроэнергии, вводится недопустимая погрешность рассогласования фаз тока и напряжения. Кроме того, для аналого-цифрового преобразователя необходимо использовать высоковольтный трансформатор питания. Для питания подобных устройств, как правило, используются высокочастотные трансформаторы, имеющие небольшие габариты и массу.
Сущность изобретения заключается в устройстве для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, включающем датчик тока. аналого-цифровой преобразователь для преобразования входного аналогового сигнала в цифровой код, оптический кабель для передачи цифрового кода под потенциал земли, цифроаналоговый преобразователь для преобразования цифрового кода в сигнал, пропорциональный измеряемому току. В этом устройстве, согласно первому аспекту заявки на проводнике с измеряемым током установлен в качестве датчика тока низковольтный измерительный трансформатор тока, имеющий высокий класс точности, вторичная обмотка которого имеет контакт с высоковольтным проводником с измеряемым током и присоединена ко входу аналого-цифрового преобразователя, питаемого от источника постоянного напряжения, получаемого с использованием трансформации измеряемого тока. Выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя через устройство задержки подан на цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к приемнику сигнала. Корпуса цифроаналогового преобразователя и приемника сигнала находятся под потенциалом земли.
В частном случае реализации предложенного устройства для измерения переменного тока источник постоянного напряжения аналого-цифрового преобразователя выполнен в виде аккумуляторной батареи, которая подсоединена к зарядному устройству, питающемуся от низковольтного трансформатора тока, который имеет низкий класс точности и установлен в цепи измеряемого тока аналогично измерительному трансформатору тока, путем соединения вторичной обмотки с проводником с измеряемым током, а также с зарядным устройством для зарядки аккумуляторной батареи в момент протекания измеряемого тока.
Согласно второму аспекту заявки сущность изобретения заключается в способе измерения переменного тока в высоковольтной цепи путем преобразования измеряемого тока аналого-цифровым преобразователем, находящимся под потенциалом проводника с измеряемым током, в цифровой код и оптической передачи цифрового сигнала на цифроаналоговый преобразователь, находящийся под потенциалом земли, для преобразования цифрового кода в сигнал, пропорциональный измеряемому току, отличающемся тем, что переменный ток измеряют низковольтным трансформатором тока, находящимся под потенциалом проводника с измеряемым током, выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя, находящегося под потенциалом проводника с измеряемым током, после оптической передачи задерживают на время, компенсирующее угловую погрешность преобразования тока, возникающую в процессе приема-передачи измеряемого сигнала для обеспечения синфазности выходного сигнала, пропорционального измеряемому току, и самого измеряемого тока. При этом время задержки tзад выбирают равным T-tпр, где Т - период измеряемого тока, a tпр - время преобразования измеряемого тока до выхода на приемник сигнала.
Поскольку в заявляемом устройстве измеряемый ток является переменным, энергия питания аналого-цифрового преобразователя, находящегося под высоким потенциалом цепи с измеряемым током, берется от проводника с измеряемым током с помощью второго низковольтного трансформатора, который находится под тем же потенциалом. Технический результат заключается в упразднении высоковольтной гальванической развязки между первичной и вторичными обмотками трансформатора и замене ее оптическим кабелем. При этом искусственно вводимая задержка выходного сигнала позволяет получить на выходе устройства сигнал, синфазный с измеряемым током. Преобразование величины аналогового сигнала в цифру и обратно может быть произведено с очень высокой точностью. Эта точность тем выше, чем больше время преобразования, которое заведомо меньше периода переменного тока промышленной частоты. Период измеряемого тока также может быть измерен очень точно.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема устройства измерения переменного тока в цепи высокого напряжения, на фиг.2 приведены временные диаграммы основных сигналов:
a) измеряемый ток (сигнал с измерительного трансформатора тока);
б) выходной сигнал без задержки. Время преобразования tпр характеризует угловую погрешность, вносимую элементами схемы;
в) выходной сигнал с введенной задержкой. Время задержки tзад компенсирует угловую погрешность схемы измерения.
На проводнике 1 (фиг.1) с измеряемым током (в высоковольтной цепи) установлен низковольтный измерительный трансформатор тока 2 с высоким классом точности и низковольтный трансформатор тока 3 с низким классом точности. Вторичная обмотка измерительного трансформатора 2 имеет контакт с проводником 1 с измеряемым током и присоединена ко входу аналого-цифрового преобразователя 4, источником питания которого является аккумуляторная батарея 5, присоединенная к зарядному устройству 6, питаемому от вторичной обмотки низковольтного трансформатора 3, также имеющей контакт с высоковольтным проводником 1.
Выход аналого-цифрового преобразователя 4 соединен оптическим кабелем 7 с цифроаналоговым преобразователем 9 через устройство задержки 8, находящееся под потенциалом земли. Питание устройство задержки 8 и цифроаналоговый преобразователь 9 получают от стандартной сети собственных нужд (≈220 В), а выходной сигнал, пропорциональный измеряемому току и совпадающий с ним по фазе, поступает на вход приемника сигнала 10, например, на вход стандартного счетчика электроэнергии вместо вторичного тока стандартного трансформатора тока.
Сигнал А (фиг.2) с измерительного трансформатора тока 2, пропорциональный измеряемому току и совпадающий с ним по фазе, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 4, где преобразуется в цифровой код. Цифровой код передается с высокого потенциала на потенциал земли по оптическому кабелю 7. В случае преобразования его в аналоговый сигнал без дополнительной обработки, в результирующем сигнале (сигнал Б) неизбежно появится недопустимая угловая погрешность, связанная с запаздыванием выходного сигнала на время преобразований tпр из аналога в цифру и обратно. Поэтому цифровой код поступает на вход цифроаналогового преобразователя 9 через устройство задержки 8, в функцию которого входит вычисление периода (частоты) измеряемого сигнала и введение искусственной задержки, равной разности между периодом измеряемого сигнала и временем преобразования последнего в цифровой код и обратно (tзад=Т-tпр). Аналоговый сигнал (сигнал В), поступающий с выхода цифроаналогового преобразователя 9 на вход приемника сигнала 10, пропорционален измеряемому току и совпадает с ним по фазе.
Таким образом, искусственно вводимая задержка на время менее одного периода позволяет получить выходной сигнал с высокой точностью, пропорциональный измеряемому току и совпадающий с ним по фазе.
Claims (4)
1. Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, включающее датчик тока, аналого-цифровой преобразователь для преобразования входного аналогового сигнала в цифровой код, цифроаналоговый преобразователь для преобразования цифрового кода в сигнал, пропорциональный измеряемому току, отличающееся тем, что на проводнике с измеряемым током установлен в качестве датчика тока низковольтный измерительный трансформатор тока, имеющий высокий класс точности, вторичная обмотка которого имеет контакт с проводником с измеряемым током и присоединена ко входу аналого-цифрового преобразователя, который питается от источника постоянного тока, получаемого с использованием трансформации измеряемого тока, при этом аналого-цифровой преобразователь соединен оптическим кабелем с цифроаналоговым преобразователем через устройство задержки, находящееся под потенциалом земли, выход которого подан на приемник сигнала, корпус которого находится под потенциалом земли.
2. Устройство для измерения переменного тока по п.1, отличающееся тем, что источник постоянного напряжения для питания аналого-цифрового преобразователя выполнен в виде аккумуляторной батареи, которая подсоединена к зарядному устройству, питающемуся от низковольтного трансформатора тока, который имеет низкий класс точности и установлен в цепи измеряемого тока аналогично измерительному трансформатору тока, путем соединения вторичной обмотки с проводником с измеряемым током, а также с зарядным устройством для зарядки аккумуляторной батареи в момент протекания измеряемого тока.
3. Способ измерения переменного тока в высоковольтной цепи путем преобразования измеряемого тока аналого-цифровым преобразователем, находящимся под потенциалом проводника с измеряемым током, в цифровой код и оптической передачи цифрового сигнала на цифроаналоговый преобразователь, находящийся под потенциалом земли, для преобразования цифрового кода в сигнал, пропорциональный измеряемому току, отличающийся тем, что переменный ток измеряют низковольтным трансформатором тока, находящимся под потенциалом проводника с измеряемым током, выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя, находящегося под потенциалом проводника с измеряемым током, после оптической передачи задерживают на время, компенсирующее угловую погрешность преобразования тока, возникающую в процессе приема-передачи измеряемого сигнала для обеспечения синфазности выходного сигнала, пропорционального измеряемому току, и самого измеряемого тока.
4. Способ измерения переменного тока по п.3, отличающийся тем, что время задержки tзад=T-tпр, где Т - период измеряемого тока, tпр - время преобразования измеряемого тока до выхода на приемник сигнала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009103510/28A RU2408891C2 (ru) | 2009-02-02 | 2009-02-02 | Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, способ измерения переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009103510/28A RU2408891C2 (ru) | 2009-02-02 | 2009-02-02 | Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, способ измерения переменного тока |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009103510A RU2009103510A (ru) | 2010-08-10 |
| RU2408891C2 true RU2408891C2 (ru) | 2011-01-10 |
Family
ID=42698708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009103510/28A RU2408891C2 (ru) | 2009-02-02 | 2009-02-02 | Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, способ измерения переменного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2408891C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2812783C1 (ru) * | 2023-07-24 | 2024-02-02 | Публичное акционерное общество "Россети Сибирь" | 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 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482502C1 (ru) * | 2011-12-02 | 2013-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Устройство для измерения тока в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации |
| CN103543319B (zh) * | 2013-09-06 | 2016-06-15 | 国家电网公司 | 电力系统内宽范围电流的高精度快速测量电路的测量方法 |
| CN104793043B (zh) * | 2015-04-20 | 2019-01-25 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种用于空间环境中等离子体电位的监测装置 |
-
2009
- 2009-02-02 RU RU2009103510/28A patent/RU2408891C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2812783C1 (ru) * | 2023-07-24 | 2024-02-02 | Публичное акционерное общество "Россети Сибирь" | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009103510A (ru) | 2010-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101526562B (zh) | 一种分布式无线高压设备绝缘带电测试系统及测试方法 | |
| CN105572451A (zh) | 自校正的电流互感器系统 | |
| US20160238634A1 (en) | A high voltage divider | |
| RU2408891C2 (ru) | Устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи, способ измерения переменного тока | |
| CN104777445B (zh) | 一种电子式电压互感器在线校验系统 | |
| RU119120U1 (ru) | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации | |
| CN109212293B (zh) | 一种具有电压计量功能的供电型电压互感器及使用方法 | |
| RU2578726C1 (ru) | Способ определения фазного напряжения, поверхностного сопротивления и тока утечки линейного подвесного изолятора воздушной линии электропередач и устройство для его осуществления | |
| KR100787964B1 (ko) | 전자식 변성기（ｅｃｔ／ｅｖｔ）에 보조 전원공급 장치 및부분방전（ｐｄ）검출센서를 내장한 고전압 옥외용 에폭시수지 몰드형 전자식 ｍｏｆ | |
| CN104880686B (zh) | 一种便携电子式电流互感器校验装置和方法 | |
| RU196893U1 (ru) | Цифровой трансформатор тока и напряжения | |
| RU174357U1 (ru) | Цифровой трансформатор тока и напряжения | |
| EP2807664A1 (en) | Combined transformer for power system | |
| EP1805907A1 (en) | Impedance monitoring system and method | |
| Djokic et al. | An optically isolated hybrid two-stage current transformer for measurements at high voltage | |
| RU121594U1 (ru) | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации | |
| RU174411U1 (ru) | Цифровой трансформатор тока и напряжения | |
| RU198991U1 (ru) | Неинвазивное устройство для дистанционного преобразования тока и напряжения в высоковольтной сети | |
| RU166063U1 (ru) | Устройство измерения тока и напряжения в высоковольтной сети | |
| RU150386U1 (ru) | Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока | |
| RU210611U1 (ru) | Цифровой трансформатор тока и напряжения | |
| RU152974U1 (ru) | Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока | |
| RU182715U1 (ru) | Трансформатор тока и напряжения комбинированный | |
| KR101383700B1 (ko) | 고전압 선로용 무선 센싱장치 | |
| RU2482502C1 (ru) | Устройство для измерения тока в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120203 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130420 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170203 |