RU2624977C1 - Преобразователь тока и напряжения высоковольтной сети в цифровой код - Google Patents
Преобразователь тока и напряжения высоковольтной сети в цифровой код Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624977C1 RU2624977C1 RU2016117550A RU2016117550A RU2624977C1 RU 2624977 C1 RU2624977 C1 RU 2624977C1 RU 2016117550 A RU2016117550 A RU 2016117550A RU 2016117550 A RU2016117550 A RU 2016117550A RU 2624977 C1 RU2624977 C1 RU 2624977C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- current
- transformer
- measuring
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к метрологии, а именно к устройствам для масштабного преобразования тока и напряжения. Устройство содержит опорный изолятор, измерительный модуль, в состав которого входят первичный масштабный преобразователь тока, делитель напряжения, блок измерительного преобразователя, включающий аналого-цифровой преобразователь и оптический коммуникационный модуль, волоконно-оптическую линию передачи, дополнительный датчик тока, приемное коммуникационное устройство, блок питания и трансформатор питания с дополнительной вторичной обмоткой. Блок питания получает энергию от высоковольтной сети посредством трансформатора питания, через первичную обмотку которого течет ток, создаваемый в первичном масштабном преобразователе напряжения напряжением сети. С дополнительной вторичной обмотки трансформатора питания на блок измерительного преобразователя подается сигнал, пропорциональный напряжению на первичной обмотке трансформатора питания, который позволяет скомпенсировать влияние этого напряжения на точность преобразования напряжения. При коротком замыкании в сети блок питания получает энергию от измерительного трансформатора тока. При этом блок измерительного преобразователя получает информацию о токе в сети от дополнительного датчика тока. Технический результат - повышение точности и надежности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерений напряжения и тока в высоковольтных электрических сетях.
Известен ряд технических решений, в которых описаны высоковольтные измерительные преобразователи напряжения, в частности патенты RU 2516034, RU 145064, RU 2408891, RU 2516034, RU 100284.
Известен патент на полезную модель RU 100284. В описанном устройстве питание высоковольтной части реализуется через световую батарею, которая освещена внешним световым излучателем.
Недостатками данной конструкции являются низкие надежность и коэффициент полезного действия световой батареи.
Известен патент RU 2408891, в котором описано устройство для измерения переменного тока 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.
Предлагаемое устройство требует регулярного обслуживания и периодической замены аккумуляторной батареи и его работа может быть нарушена при долговременном отсутствии тока в высоковольтной линии, например, при выводе ее в ремонт.
Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является изобретение, описанное в патенте RU 2516034.
В этом патенте описано устройство для измерения тока и напряжения в высоковольтной сети, с питанием компонентов, находящихся на высоком потенциале сети от быстронасыщающегося трансформатора тока, включенного в высоковольтную сеть, отличающееся тем, что быстронасыщающийся трансформатор тока содержит дополнительную обмотку, подключаемую при отсутствии тока в высоковольтной сети триггерным устройством между высоковольтной сетью и делителем напряжения.
В данном изобретении не компенсируется погрешность, вносимая схемой питания, обусловленная включением в цепь делителя напряжения дополнительно первичной обмотки трансформатора, на которой падает часть измеряемого напряжения. Кроме того, коммутатор, подключающий обмотку трансформатора в цепь делителя напряжения, не обладает высокой надежностью.
Предлагаемое устройство не имеет таких недостатков.
Технический результат, который достигается изобретением, состоит в повышении точности и надежности устройства. Технический результат достигается за счет того, что питание блока измерительного преобразователя, находящегося на высоком потенциале сети, осуществляется через трансформатор питания, постоянно включенный в плечо делителя напряжения. При этом погрешность, вносимая данным трансформатором, компенсируется сигналом, получаемым от дополнительной вторичной обмотки этого трансформатора. При режиме короткого замыкания сети, когда ток в сети многократно превосходит номинальный, а напряжение недостаточно для питания блока измерительного преобразователя, его питание осуществляется от измерительного трансформатора тока.
Изобретение поясняется фиг.1, на которой изображена блок-схема патентуемого устройства.
Преобразователь тока и напряжения высоковольтной сети в цифровой код содержит (обозначения по фиг.1):
1 - измерительный модуль;
2 - высоковольтный провод;
3 - измерительный трансформатор тока;
4 - дополнительный датчик тока (например, пояс Роговского);
5 - трансформатор питания;
6 - блок измерительного преобразователя, включающий аналого-цифровой преобразователь и оптический коммуникационный модуль;
7 - блок питания;
8 - делитель напряжения (цепь, состоящая из включенных последовательно конденсаторов);
9 - опорный изолятор;
10 - световод (волоконно-оптическая линия связи ВОЛС);
11 - приемное устройство ВОЛС;
12 - опора.
Преобразователь тока и напряжения высоковольтной сети в цифровой код включает измерительный модуль 1, внутри которого закреплены высоковольтный провод 2 с трансформатором тока 3 и дополнительным датчиком тока 4, низковольтное плечо делителя напряжения 8, а также трансформатор питания 5, имеющий первичную обмотку, включенную между низковольтным и высоковольтным плечами делителя напряжения 8 и две вторичных обмотки, одна из которых осуществляет питание блока измерительного преобразователя 6. Измерительный модуль 1 установлен на опорном изоляторе 9, внутри которого расположено высоковольтное плечо делителя напряжения 8 и световод 10. Опорный изолятор 9, в свою очередь, установлен на металлической или железобетонной опоре 12, входящей в состав открытого или закрытого распределительного устройства электрической сети. Высоковольтное звено делителя напряжения 8 соединяется одним выводом с выводом первичной обмотки трансформатора питания 5, а другим - с проводом заземления опоры 12.
Устройство работает следующим образом. Измерительный трансформатор тока 3 и делитель напряжения 8 масштабируют ток и напряжение высоковольтной цепи до значений, пригодных для обработки. Ввиду того, что измерительный трансформатор тока 3 и выход делителя напряжения 8 расположены на высоком потенциале сети, достигается высокая точность измерений действующих значений напряжения и тока. Кроме того, обеспечивается синхронность цифровых выборок, снижающая угловую погрешность. Трехканальный аналого-цифровой преобразователь, входящий в состав блока измерительного преобразователя 6, осуществляет одновременное преобразование выборок сигналов от измерительного трансформатора тока 3, дополнительного датчика тока 4 и делителя напряжения 8 в цифровой код и выводит его через оптический коммуникационный модуль в световод 10. Сигнал о токе и напряжении, пройдя световод 10, попадает в приемное устройство ВОЛС 11, где преобразуется в электрические сигналы, которые в дальнейшем обрабатываются соответствующими приборами измерения или защиты. Питание блока измерительного преобразователя 6 осуществляется блоком питания 7, который получает энергию от трансформатора питания 5. При коротком замыкании в контролируемой сети ток через трансформатор тока 3 и дополнительный датчик тока 4 многократно увеличивается, а напряжение на делителе напряжения 8 существенно уменьшается и, соответственно, уменьшается ток через первичную обмотку трансформатора питания 5, так что энергии, получаемой со вторичной обмотки трансформатора питания 5, может не хватить для нормальной работы блока измерительного преобразователя 6. В этом случае блок питания 7 будет получать энергию от измерительного трансформатора тока 3.
Работу блока питания 7 поясняет фиг.2. На ней обозначено:
13 - шунт, напряжение на котором пропорционально току во вторичной обмотке трансформатора тока;
14 - выпрямительный мост, к которому прикладывается напряжение вторичной обмотки трансформатора питания;
15 - диод;
16 - конденсатор, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения;
17 - последовательный стабилизатор напряжения.
При нормальном режиме работы сети напряжение на шунте 13 меньше напряжения на конденсаторе 16, поэтому диод 15 закрыт и ток вторичной обмотки измерительного трансформатора не ответвляется в цепь блока питания. Блок питания получает энергию от одной из обмоток трансформатора питания через выпрямительный мост 14. В режиме короткого замыкания высоковольтной сети ток вторичной обмотки измерительного трансформатора тока 3 значительно увеличивается и, соответственно, увеличивается напряжение на шунте 13, в результате чего диод 15 открывается и начинает заряжать конденсатор 16. Одновременно, вследствие снижения напряжения сети, напряжение на вторичной обмотке трансформатора питания уменьшается и диоды выпрямительного моста 14 запираются. Информация о величине тока короткого замыкания поступает на блок измерительного преобразователя от дополнительного датчика тока (пояса Роговского). Режим короткого замыкания длится кратковременно, затем срабатывает защита сети и нормальный режим восстанавливается.
Включение первичной обмотки трансформатора питания 5 последовательно в цепь делителя напряжения 8 создает в этой цепи падение напряжения в несколько сотен вольт. Это приводит к появлению погрешности измерения напряжения высоковольтной сети. В предлагаемом устройстве трансформатор питания 5 снабжен дополнительной вторичной обмоткой, напряжение которой используется для компенсации этой погрешности. Работу измерительной цепи устройства поясняет фиг.3. На ней обозначено:
18 - конденсаторы, образующие низковольтное плечо делителя напряжения (С1);
19 - конденсаторы, образующие высоковольтное плечо делителя напряжения (С2);
5 - трансформатор питания;
20 - масштабирующий блок (в качестве которого может быть применен резистивный делитель напряжения);
7 - блок питания.
Ток в делителе напряжения 8 определяется следующим образом:
I=(U_л-U_тр)/(Х_С1+Х_С2),
где U_л - напряжение между линией и землей, U_тр - напряжение на первичной обмотке трансформатора питания 5, Х_С1 - реактивное сопротивление низковольтного плеча, Х_С2 - реактивное сопротивление высоковольтного плеча.
Напряжение на выходе делителя:
U_вых=I⋅Х_C1.
Реактивное сопротивление плеч делителя:
Х_С1=1/(w⋅С_1);
Х_С2=1/(w⋅С2),
где w - круговая частота тока сети.
ЭДС на дополнительной обмотке трансформатора 3:
Е_k=U_тр⋅W_k/W_1,
где W_1, W_k - число витков первичной и дополнительной вторичной обмоток трансформатора 5 соответственно.
Измеряемое напряжение, подаваемое на вход аналого-цифрового преобразователя блока измерительного преобразователя 6 (по фиг.1):
U_изм=U_вых+K⋅Е_k=(U_л-U_тр)/(1+С_1/С_2)+K⋅U_тр⋅W_k/W_1,
где K - коэффициент передачи масштабирующего блока 20. Тогда если K=W_1/[W_k⋅(1+С_1/С_2)],
то
U_изм=U_л/(1+С_1/С_2).
Таким образом, влияние напряжения на первичной обмотке трансформатора питания на точность измерения компенсируется.
Claims (2)
1. Преобразователь тока и напряжения высоковольтной сети в цифровой код, содержащий измерительный трансформатор тока, делитель напряжения, опорный изолятор и измерительный модуль, внутри которого закреплены высоковольтный токопровод с трансформатором тока и дополнительным датчиком тока, блок измерительного преобразователя, включающий аналого-цифровой преобразователь и оптический коммуникационный модуль, и блок питания, причем измерительный модуль установлен на опорном изоляторе, внутри которого расположено высоковольтное плечо делителя напряжения и световод, отличающийся тем, что содержит трансформатор питания, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь делителя напряжения, причем этот трансформатор имеет две вторичные обмотки, одна из которых осуществляет питание блока измерительного преобразователя, а вторая выполнена с возможностью компенсации влияния трансформатора питания на точность преобразования напряжения.
2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что измерительный трансформатор тока, осуществляющий масштабное преобразование тока, питает измерительный модуль в режиме короткого замыкания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016117550A RU2624977C1 (ru) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Преобразователь тока и напряжения высоковольтной сети в цифровой код |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016117550A RU2624977C1 (ru) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Преобразователь тока и напряжения высоковольтной сети в цифровой код |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624977C1 true RU2624977C1 (ru) | 2017-07-11 |
Family
ID=59495140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016117550A RU2624977C1 (ru) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Преобразователь тока и напряжения высоковольтной сети в цифровой код |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624977C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02102460A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-04-16 | Sachsenwerk Ag | 絶縁部材 |
US5181026A (en) * | 1990-01-12 | 1993-01-19 | Granville Group, Inc., The | Power transmission line monitoring system |
WO1999042844A1 (en) * | 1998-02-23 | 1999-08-26 | The University Of Sydney | Power monitoring apparatus |
RU2516034C1 (ru) * | 2012-10-08 | 2014-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Электроинжиниринг" | Устройство для измерения тока и напряжения в высоковольтной сети |
RU2525581C1 (ru) * | 2012-12-26 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Электронный датчик тока и напряжения на высоком потенциале |
EP2857849A1 (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-08 | Sécheron SA | Electrical voltage measuring apparatus |
-
2016
- 2016-05-04 RU RU2016117550A patent/RU2624977C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02102460A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-04-16 | Sachsenwerk Ag | 絶縁部材 |
US5181026A (en) * | 1990-01-12 | 1993-01-19 | Granville Group, Inc., The | Power transmission line monitoring system |
WO1999042844A1 (en) * | 1998-02-23 | 1999-08-26 | The University Of Sydney | Power monitoring apparatus |
RU2516034C1 (ru) * | 2012-10-08 | 2014-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Электроинжиниринг" | Устройство для измерения тока и напряжения в высоковольтной сети |
RU2525581C1 (ru) * | 2012-12-26 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Электронный датчик тока и напряжения на высоком потенциале |
EP2857849A1 (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-08 | Sécheron SA | Electrical voltage measuring apparatus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Г. И. Волович и др. Цифровой измерительный трансформатор тока // 7-я Научно-техническая конференция метрология, измерения, учет и оценка качества электрической энергии. Материалы конференции "Энергия Белых ночей 2014", 13.05.2014 - 17.05.2014 (стр. 127-136). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8587971B2 (en) | Electronic current transformer based on complete self-excitation power supply | |
ES2779782T3 (es) | Método para controlar un transformador de regulación e instalación eléctrica para acoplar dos redes de corriente alterna | |
CN110208597B (zh) | 一种基于单绕组电流互感器的自供电无线电流监测系统 | |
CN110098758A (zh) | 用于多电池电源中的反馈感测的设备和方法 | |
EP2116854A1 (en) | Active current sensor and current measuring device | |
CN202041624U (zh) | 一种水内冷发电机直流高压试验综合装置 | |
RU2624977C1 (ru) | Преобразователь тока и напряжения высоковольтной сети в цифровой код | |
RU196893U1 (ru) | Цифровой трансформатор тока и напряжения | |
CN102540035B (zh) | 一种水内冷发电机直流高压试验综合装置 | |
KR20190101546A (ko) | 계통연계형 태양광 인버터를 독립형 태양광 발전에서 사용할 수 있게 하는 변환장치 | |
RU2648020C1 (ru) | Устройство измерения переменного тока и напряжения с гальванической развязкой | |
KR20190102467A (ko) | 에너지 저장 장치 및 전력 변환 장치를 이용한 무정전 공사 시스템 | |
CN115684690A (zh) | 一种取能与电流测量装置 | |
US5319300A (en) | Error compensating circuit for power consumption meter | |
RU152974U1 (ru) | Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока | |
RU150386U1 (ru) | Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока | |
CN110161328A (zh) | 一种沿海地区及高峰谷差的台区电能质量整体监控系统 | |
US11211863B2 (en) | Arrangement and method for current measurement | |
CN106953410A (zh) | 一种低压电力网络监测终端及监测系统 | |
CA1130379A (en) | Measuring device for a high-tension installation | |
CN209707592U (zh) | 一种配电网同步相量测量装置 | |
RU170116U1 (ru) | Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока | |
CN208188254U (zh) | 电力设备绝缘检测及线路“软接地”故障查寻仪 | |
RU210597U1 (ru) | Цифровой трансформатор тока и напряжения | |
RU150093U1 (ru) | Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180505 |