RU2702914C1 - Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации - Google Patents
Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702914C1 RU2702914C1 RU2018145143A RU2018145143A RU2702914C1 RU 2702914 C1 RU2702914 C1 RU 2702914C1 RU 2018145143 A RU2018145143 A RU 2018145143A RU 2018145143 A RU2018145143 A RU 2018145143A RU 2702914 C1 RU2702914 C1 RU 2702914C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- measuring
- insulated rod
- metal insulated
- communication
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/04—Voltage dividers
-
- 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)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым приборам измерения переменного и постоянного напряжения, преимущественно в электроэнергетических сетях 6 (10) кВ и выше. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и точности измерений за счет исключения сложности в настройке датчика напряжения, в состав которого входит передающий и приемный датчики, за счет исключения нелинейной зависимости выходных характеристик. Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации содержит датчик напряжения, источник питания, микроконтроллер связи, аппаратуру связи, канал связи, внешний приемник, экранирующий герметичный кожух. При этом датчик напряжения выполнен в виде емкостного делителя напряжения, первой обкладкой которого является токопровод, второй - металлический изолированный стержень, параллельный токопроводу, подвешенный на малом расстоянии от первой обкладки. Измеренное значения разности потенциалов между обкладками позволяет вычислить напряжение на фазном проводе линии по уравнению
, где ΔU - это измеренная разность потенциалов между токоведущей частью и металлическим изолированном стержнем; 
; С1 - емкость между токоведущей частью и металлическим изолированном стержнем; С2- емкость между металлическим изолированном стержнем и землей. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым приборам измерения переменного и постоянного напряжения, преимущественно в электроэнергетических сетях 6 (10) кВ и выше.
Прототипом является устройство, реализующее способ измерения (патент №2482503, МПК G01R 19/00, 20.05.2013), содержащий датчик напряжения, источник питания, микроконтроллер связи, аппаратуру связи, канал связи, внешнее устройство, экранирующий герметичный кожух. Датчик напряжения состоит из передающего датчика, включенного в токопровод, на котором производится измерение, выполненного с возможностью формирования излучения электромагнитных волн, интенсивность которых пропорциональна измеряемой величине, и соединенного электромагнитной связью с приемным датчиком.
Известное устройство имеет следующие недостатки:
1) Сложность в настройке работы датчика напряжения, у которого передающий датчик (газоразрядная лампа) одним из электродов непосредственно подключен к токопроводу, а второй выполняет роль электрической антенны, подвешенной на малом расстоянии от токопровода. Геометрические размеры и формы электродов, газоразрядного промежутка, а также состав и давление газа в герметичном корпусе датчика должны быть оптимизированы под решение задачи.
2) Сложность в настройке работы датчика напряжения, у которого в качестве приемного датчика использован фотодиод, спектральная чувствительность которого должна быть оптимизирована под спектр излучения передающего датчика.
3) Нелинейная зависимость выходных характеристик.
Задачей изобретения является разработка устройства для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации, в котором устранены недостатки прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и точности измерений за счет исключения сложности в настройке датчика напряжения, в состав которого входит передающий и приемный датчики, за счет исключения нелинейной зависимости выходных характеристик.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации, содержащий датчик напряжения, источник питания, микроконтроллер связи, аппаратуру связи, канал связи, внешний приемник, экранирующий герметичный кожух, согласно настоящему изобретению датчик напряжения выполнен в виде емкостного делителя напряжения, первой обкладкой которого является токопровод, второй - металлический изолированный стержень, параллельный токопроводу, подвешенный на малом расстоянии от первой обкладки, при этом измеренное значения разности потенциалов между обкладками позволяет вычислить напряжение на фазном проводе линии по уравнению 
, где ΔU - это измеренная разность потенциалов между токоведущей частью и металлическим изолированном стержнем; 
; С1 - емкость между токоведущей частью и металлическим изолированном стержнем; С2 - емкость между металлическим изолированном стержнем и землей.
Таким образом, в предлагаемом устройстве для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации датчик напряжения выполнен в виде емкостного делителя напряжения, расстояние между обкладками осуществляется толщиной изоляции металлического изолированного стержня, длина стержня составляет 10-20 см. Датчик напряжения измеряет разность потенциалов между обкладками и передает аналоговый сигнал на микроконтроллер связи, выполненный с возможностью расчета фазного напряжения по заданному уравнению 1 и преобразования его в электрический сигнал:
где ΔU - это измеренная разность потенциалов между токоведущей частью и металлическим изолированном стержнем; 
C1 - емкость между токоведущей частью и металлическим изолированном стержнем; С2 - емкость между металлическим изолированном стержнем и землей.
Уравнение 1 позволяет получить линейную зависимость между измеренной разностью потенциалов обкладок и рассчитанным фазным напряжением линии, что позволяет увеличить надежность и точность измерения в отличие от прототипа, где выходные характеристики имеют нелинейную зависимость. Применение емкостного делителя напряжения в качестве датчика напряжения упрощает конструкцию устройства, тем самым также повышает надежность и точность измерения.
Источник питания выполнен в виде низковольтного трансформатора тока (ТТ), включенного в токопровод, с возможностью получения постоянного напряжения, получаемого с трансформации тока, протекающего по токопроводу.
Для бесперебойного питания электронной части устройства при отсутствии тока на токоведущих частях ЭУ, вторичная цепь ТТ содержит резервирующий конденсатор и/или аккумулятор, а также зарядное устройство аккумулятора.
В качестве блока формирования измерительного сигнала в устройство введен микроконтроллер связи со встроенным аналогово-цифровым преобразователем, обеспечивающим оцифровку аналогового сигнала от датчика напряжения, дополнительную обработку оцифрованного сигнала и формирование сигналов телеизмерения (ТИ) на внешний приемник, находящийся под потенциалом низкого напряжения (земли). Микроконтроллер связи совместно с аппаратурой связи осуществляет сбор, преобразование, обработку, хранение и передачу полученной информации о величине измеряемого напряжения по каналу связи. Передача сигналов ТИ на внешний приемник, находящийся под потенциалом земли, осуществляется с помощью канала связи, выполненного в виде гальванической развязки, например, в виде GSM - канала или Wi-Fi канала.
Сущность изобретения поясняется структурной схемой устройства для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации, которая представлена на фиг. 1. Структурная схема емкостного делителя напряжения представлена на фиг. 2.
Цифрами на фиг. 1 и фиг. 2 обозначены:
1 - токопровод, на котором производится измерение;
2 - металлический изолированный стержень малой длины;
3 - датчик напряжения, выполненный в виде емкостного делителя напряжения;
4 - источник питания (источник постоянного напряжения);
5 - микроконтроллер связи, содержащий аналогово-цифровой преобразователь;
6 - аппаратура связи;
7 - канал связи, выполненный в виде гальванической развязки (GSM, Wi-Fi или радиоканал);
8 - внешний приемник (индикатор или автоматизированная система управления, учета и контроля на объекте энергетики),
9 - экранирующий герметичный кожух.
Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации содержит датчик напряжения 3, источник питания 4, микроконтроллер связи 5, аппаратуру связи 6, канал связи 7, посредством которых производится передача информации о величине измеряемого напряжения на внешний приемник.
Отличием устройства является то, что вместо датчика напряжения, выполненного в виде газоразрядной лампы, предлагается использовать емкостной делитель напряжения между токопроводом и металлическим изолированным стержнем, который подвешен параллельно токопроводу на расстояние изоляции стержня. Измерение значения разности потенциалов между обкладками позволяет вычислить по формуле 1 напряжение на фазном проводе линии.
Датчик 3 напряжения измеряет разность потенциалов между токопроводом 1 и металлическим изолированным стержнем 2 и передает его микроконтроллеру 5 связи.
Источник питания 4 выполнен в виде низковольтного трансформатора тока (ТТ), включенного в токопровод, с возможностью получения постоянного напряжения, получаемого с трансформации тока, протекающего по токопроводу. Для бесперебойного питания электронной части устройства при отсутствии тока на токопроводе, вторичная цепь ТТ содержит резервирующий конденсатор и/или аккумулятор, а также зарядное устройство аккумулятора. Для надежности работы цепей измерения при внешних или внутренних перенапряжениях в токоведущих частях, во вторичную обмотку ТТ подключен дополнительно ограничитель перенапряжений.
Обмотка низковольтного трансформатора тока (источника питания 4) через вторичные цепи подключена к датчику напряжения 3, микроконтроллеру 5 связи и аппаратуре связи 6.
Микроконтроллер 5 связи соединен посредством аппаратуры 6 связи и канала 7 связи с внешним приемником 8 (индикатором или автоматизированной системы управления, учета и контроля на объекте энергетики).
Канал 7 связи выполнен в виде гальванической развязки (беспроводным) в виде GSM, Wi-Fi, радиоканала или др.
Металлический изолированный стержень находится снаружи токопровода 1 под потенциалом высокого напряжения, а само устройство размещено внутри экранирующего герметичного кожуха 9 в зоне отсутствия магнитных и электрических полей.
Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации работает следующим образом.
Токопровод 1, металлический изолированный стержень 2 и земля представляют из себя емкостной делитель напряжения, при подаче напряжения на токопровод, напряжение между ними распределится обратно пропорционально их емкостям. Измеряя датчиком напряжения 3 разность потенциалов между токопроводом 1 и металлическим изолированным стержнем 2, применяя уравнение 1, можно рассчитать значение фазного напряжения на токопроводе 1.
Микроконтроллер 5 связи, содержащий аналогово-цифровой преобразователь, оцифровывает сигнал, полученный с датчика 3 напряжения 3, производит дополнительную обработку сигнала от датчика 3 напряжения и передачу соответствующего цифрового кода на аппаратуру 6 связи.
Аппаратура 6 связи из полученных от микроконтроллера 5 связи цифровых сигналов формирует согласно заложенным протоколам связи информационные сообщения - сигналы телеизмерения (ТИ) - и отсылает их на внешний приемник 8 (индикатор или автоматизированную систему управления, учета и контроля на объекте энергетики).
Питание схем устройства для измерения напряжения осуществляется источником питания 4, основным элементом которого является низковольтный трансформатор тока (ТТ), включенный в токопровод 1. Питающее напряжение с обмотки ТТ подается на вторичные цепи (на фильтрующий элемент, который содержит полупроводниковый выпрямитель переменного напряжения, стабилизирующий элемент, а также фильтр низких частот, которые на чертеже условно не показаны).
Устройство для измерения напряжения находится снаружи токопровода 1 под потенциалом высокого напряжения и размещено (за исключением металлического изолированного стержня 2) внутри экранирующего герметичного кожуха 9 в зоне отсутствия магнитных и электрических полей, что позволяет отстроиться от электромагнитных полей (шумов) и защитить электронную аппаратуру устройства от коммутационных или грозовых перенапряжений.
Техническими результатами, обеспечиваемыми при использовании предлагаемого изобретения, по сравнению с устройством-прототипом, являются:
1) Повышение надежности и точности измерений за счет упрощения конструкции устройства, исключения сложности в настройке передающего и приемного датчика.
2) Повышение надежности и точности измерений за счет линейной зависимости выходных характеристик.
Claims (1)
- Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации, содержащий датчик напряжения, источник питания, микроконтроллер связи, аппаратуру связи, канал связи, внешний приемник, экранирующий герметичный кожух, отличающееся тем, что датчик напряжения выполнен в виде емкостного делителя напряжения, первой обкладкой которого является токопровод, второй - металлический изолированный стержень, параллельный токопроводу, подвешенный на малом расстоянии от первой обкладки, при этом измеренное значения разности потенциалов между обкладками позволяет вычислить напряжение на фазном проводе линии по уравнению, где
- это измеренная разность потенциалов между токоведущей частью и металлическим изолированном стержнем;
; С1 - емкость между токоведущей частью и металлическим изолированном стержнем; С2 - емкость между металлическим изолированном стержнем и землей.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145143A RU2702914C1 (ru) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145143A RU2702914C1 (ru) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2702914C1 true RU2702914C1 (ru) | 2019-10-14 |
Family
ID=68280233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018145143A RU2702914C1 (ru) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2702914C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU208139U1 (ru) * | 2021-06-30 | 2021-12-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство определения наведенного тока в арматуре железобетонных опор контактной сети переменного тока |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3942099A (en) * | 1973-05-17 | 1976-03-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Measuring transformer with a capacitor bushing |
| RU2224260C1 (ru) * | 2002-06-28 | 2004-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" | Автоматизированная система контроля и учёта электроэнергии (варианты) |
| EP1624312B1 (en) * | 2004-08-06 | 2008-03-26 | Passoni & Villa Fabbrica Isolatori e Condensatori S.p.A. | Electronic measurement transformer for combined current and voltage measurements. |
| RU119120U1 (ru) * | 2012-04-19 | 2012-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации |
| RU2482503C1 (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 напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации |
| RU2578726C1 (ru) * | 2014-10-29 | 2016-03-27 | Рустэм Газизович Хузяшев | Способ определения фазного напряжения, поверхностного сопротивления и тока утечки линейного подвесного изолятора воздушной линии электропередач и устройство для его осуществления |
-
2018
- 2018-12-18 RU RU2018145143A patent/RU2702914C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3942099A (en) * | 1973-05-17 | 1976-03-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Measuring transformer with a capacitor bushing |
| RU2224260C1 (ru) * | 2002-06-28 | 2004-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" | Автоматизированная система контроля и учёта электроэнергии (варианты) |
| EP1624312B1 (en) * | 2004-08-06 | 2008-03-26 | Passoni & Villa Fabbrica Isolatori e Condensatori S.p.A. | Electronic measurement transformer for combined current and voltage measurements. |
| RU2482503C1 (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 напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации |
| RU119120U1 (ru) * | 2012-04-19 | 2012-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации |
| RU2578726C1 (ru) * | 2014-10-29 | 2016-03-27 | Рустэм Газизович Хузяшев | Способ определения фазного напряжения, поверхностного сопротивления и тока утечки линейного подвесного изолятора воздушной линии электропередач и устройство для его осуществления |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU208139U1 (ru) * | 2021-06-30 | 2021-12-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство определения наведенного тока в арматуре железобетонных опор контактной сети переменного тока |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6514332B2 (ja) | 部分放電検出システム | |
| JP4840050B2 (ja) | 部分放電測定装置 | |
| TW200944808A (en) | Partial discharge measuring method | |
| US11125802B2 (en) | Method and testing device for measuring partial discharge pulses of a shielded cable | |
| RU119120U1 (ru) | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации | |
| RU2702914C1 (ru) | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации | |
| CN110869775B (zh) | 非接触电压变换器 | |
| CN202770922U (zh) | 一种可靠屏蔽的分压式高压测量装置 | |
| CN207352075U (zh) | 一种宽频电场测量的装置 | |
| RU121594U1 (ru) | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации | |
| RU2525581C1 (ru) | Электронный датчик тока и напряжения на высоком потенциале | |
| RU2482503C1 (ru) | Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации | |
| RU2224260C1 (ru) | Автоматизированная система контроля и учёта электроэнергии (варианты) | |
| RU2439590C1 (ru) | Измерительное устройство для оперативного контроля тока в режиме реального времени в сетях высокого напряжения | |
| CN107703373A (zh) | 一种宽频电场测量的装置 | |
| RU2482502C1 (ru) | Устройство для измерения тока в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации | |
| RU182715U1 (ru) | Трансформатор тока и напряжения комбинированный | |
| RU152974U1 (ru) | Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока | |
| Behrmann et al. | Limitations of attempting calibration of partial discharge measurements in VHF and UHF ranges | |
| US20170322246A1 (en) | A passive wireless sensor for the measurement of ac electric field in the vicinity of high voltage apparatus | |
| RU2442176C1 (ru) | Автономное автоматическое комплексное измерительное устройство контроля и учета электроэнергии в режиме реального времени в сетях высокого напряжения | |
| RU113587U1 (ru) | Трехфазное автономное автоматическое комплексное измерительное устройство контроля и учета электроэнергии в сетях высокого напряжения | |
| RU137955U1 (ru) | Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока | |
| JPS592518A (ja) | コロナ放電検出装置および検出方法 | |
| RU150385U1 (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: 20201219 |