Спосіб вимірювального перетворення струму та напруги в високовольтній мережі та пристрій для його здійснення

1. Спосіб вимірювального перетворення струмів та напруг високовольтної мережі, який відрізняється тим, що струми та напруги підводять через масштабні перетворювачі до вимірювальних пристроїв, корпуси усіх апаратних засобів розміщують під потенціалами фаз мережі, а доступ до вимірювальної інформації здійснюють через гальванічно розв'язаний інформаційний канал, аналоги струмів та напруг перетворюють в цифрові коди, C2 1 3 передають в систему вимірювання та управління високовольтною мережею, досягається розширення функціональних можливостей способу. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в способі вимірювального перетворення струмів та напруг високовольтної мережі, за яким струми та напруги підводять через масштабні перетворювачі до вимірювальних пристроїв, корпуси усіх апаратних засобів розміщують під потенціалами фаз мережі, а доступ до вимірювальної інформації здійснюють через гальванічне розв'язаний інформаційний канал, аналоги струмів та напруг перетворюють в цифрові коди, які передають в систему вимірювання та управління високовольтною мережею. Порівняльний аналіз відомих технічних рішень показує, що запропонований спосіб вимірювального перетворення аналогів струму та напруги в цифрові коди, які передають в систему вимірювання та управління високовольтною мережею має ширші функціональні можливості, оскільки забезпечує доступ до вимірюваних миттєвих значень струмів та напруг електромережі і визначення на цій основі усього спектру параметрів режиму електромережі. На основі наведеного вище можна зробити висновок, що сукупність суттєвих ознак, які викладені у формулі винаходу є необхідною і достатньою для досягнення нового технічного результату розширення функціональних можливостей способу. Відомий еталонний канал для повірки засобів обліку електроенергії в трифазній високовольтній мережі [3]. В цьому пристрої засоби вимірювання і джерела живлення знаходяться під потенціалом фаз високовольтної електромережі, що дозволяє розв'язати спеціалізовану задачу повірки каналу вимірювання струму системи обліку електроенергії в умовах експлуатації, однак пристрій не може бути переорієнтований на розв'язання більш широкої задачі - забезпечення доступу до миттєвих значень струму та напруги - без суттєвих змін конструкції. Найбільш близьким технічним рішенням є пристрій для реалізації способу вимірювання та обліку електроенергії в трифазній високовольтній мережі [2]. Цей пристрій має ширші можливості, забезпечуючи вимірювання як електроенергії, так і інших інтегральних електричних величин, однак у ньому теж не має можливості доступу до миттєвих значень струмів та напруг, що обмежує його функціональні можливості. Крім цього, для вимірювання електроенергії в одному електричному приєднанні таким пристроєм потрібно три лічильники електроенергії замість одного, що збільшує затрати, які необхідні для побудови вимірювального каналу. Задачею винаходу є створення пристрою вимірювального перетворення струму та напруги високовольтної мережі в складі високовольтного ємнісного поділювача напруги, узгоджувального трансформатора, блока живлення і гальванічне розв'язаного інформаційного каналу, в якому, завдяки введенню додатково вимірювального перетворювача струм-напруга, вхідні затискачі якого 80397 4 увімкнені в розсічку провода фази, і аналогоцифрового перетворювача з двома аналоговими входами, один з яких з'єднаний з вихідними затискачами вимірювального перетворювача струмнапруга, а другий, через узгоджувальний трансформатор, з верхнім ступенем високовольтного ємнісного поділювача напруги, при цьому цифровий вихід аналого-цифрового перетворювача з'єднаний з гальванічне розв'язаним інформаційним каналом, досягається доступ до виміряних миттєвих значень струмів та напруг, розширюються функціональні можливості пристрою і зменшуються витрати на його створення. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в пристрій вимірювального перетворення струмів та напруг високовольтної мережі, що містить високовольтний ємнісний поділювач напруги, узгоджувальний трансформатор, блок живлення та гальванічне розв'язаний інформаційний канал, додатково введено вимірювальний перетворювач струм-напруга, вхідні затискачі якого увімкнені в розсічку провода фази, і аналого-цифровий перетворювач з двома аналоговими входами, один з яких з'єднаний з вихідними затискачами вимірювального перетворювача струм-напруга, а другий, через узгоджувальний трансформатор, з верхнім ступенем високовольтного ємнісного поділювача напруги, при цьому цифровий вихід аналогоцифрового перетворювача з'єднаний з гальванічне розв'язаним інформаційним каналом. Порівняльний аналіз відомих технічних рішень показує, що запропонований пристрій має ширші функціональні можливості, оскільки завдяки вимірювальному перетворенню миттєвих аналогів струму та напруги в цифрові коди і наступній передачі цих кодів по гальванічне розв'язаному інформаційному каналу в систему вимірювання та управління високовольтною мережею забезпечується можливість доступу до миттєвих значень струму та напруги, що є необхідним та достатнім для управління процесами виробництва, передачі та споживання електроенергії. Запропонований пристрій потребує менших витрат на побудову вимірювальних каналів, оскільки замість трьох лічильників електроенергії, необхідних для вимірювання електроенергії в одній точці обліку в пристрої-прототипі, в ньому необхідно три, дешевших від лічильника, аналогоцифрових перетворювачі, а сама процедура вимірювання електроенергії за миттєвими значеннями струму та напруги здійснюється на верхньому рівні вимірювально-інформаційного комплексу. Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на Фіг. внизу зображена загальна компоновка в електромережі пристрою, що реалізує запропонований спосіб вимірювального перетворення струму та напруги високовольтної мережі, а зверху зображена електрична схема з'єднання його елементів в одній з фаз електромережі. Запропонований пристрій складається з електричного обладнання, змонтованого в корпусі 1 на проводі кожної з трьох фаз високовольтної мережі, високовольтного ємнісного поділювача напруги 2, високопотенціальний затискач якого з'єднаний з відповідним фазним проводом в безпосередній 5 80397 близькості від корпусу 1, і блоку зв'язку 8, що стоїть на землі. В корпусі 1 розміщені: вимірювальний перетворювач струм-напруга 3, вхідні затискачі якого увімкнені в розсічку фазного проводу; аналого-цифровий перетворювач 4 з двома аналоговими входами, один з яких з'єднаний з виходом вимірювального перетворювача 3, а другий, через узгоджувальний трансформатор 7, з'єднаний з високопотенціальним ступенем високовольтного ємнісного поділювача напруги 2; блоку живлення 6, вхідні затискачі якого з'єднані з вихідними затискачами узгоджувального трансформатора 7, а його вихід з'єднаний з колами живлення аналогоцифрового перетворювача 4 і блоку зв'язку 5 гальванічне розв'язаного інформаційного каналу. Усе обладнання пристрою, крім блоку зв'язку 8, знаходиться під потенціалом фаз високовольтної електромережі. Пристрій працює наступним чином. При увімкненні мережі на один з аналогових входів аналого-цифрового перетворювача 4 від вимірювального перетворювача струм-напруга поступає аналоговий сигнал, пропорційний аналогу фазного струму мережі, а на його другий вхід - від узгоджувального трансформатора 7 - сигнал, пропорційний аналогу фазної напруги мережі. Перетворені в цифрові коди аналогові сигнали з цифрового виходу перетворювача 4 через блоки 5 і 8 гальванічне розв'язаного інформаційного каналу поступають на верхній рівень системи вимірювання та управління електромережею. Комп’ютерна верстка В. Клюкін 6 Таким чином, у порівнянні з прототипом, використання способу вимірювального перетворення струму та напруги високовольтної мережі і пристрою для його здійснення, за якими струми та напруги підводять через масштабні перетворювачі до вимірювальних пристроїв, корпуси яких розміщують під потенціалами фаз мережі, аналогові значення струмів та напруг перетворюють в цифрові коди, які через гальванічне розв'язаний інформаційний канал передають на верхній рівень системи вимірювання та управління електромережею, дозволяє досягнути нового технічного результату розширити функціональні можливості та здешевити побудову вимірювальних каналів. Література: 1. Электрические измерения. Средства и методы измерений/ Дьяченко К.П., Зорин Д.И., Новицкий П.В. и др. /Под ред. Шрамкова Е.Г. Учеб. пособие для втузов. - М.: Высш. школа, 1972. - 520 с. 2. Спосіб вимірювання та обліку електроенергії в трифазній високовольтній мережі та пристрій для його здійснення: Заявка на видачу патенту України на винахід. G 01 22/00 /А.В. Гінайло, О.А. Пижов, Є.М. Танкевич. - №2004020806; Заявл. 5.02.2004. 3. Еталонний канал для повірки засобів обліку електроенергії в трифазній високовольтній електромережі: Заявка на видачу деклараційного патенту України на винахід. G 01 35/04 /А.В. Гінайло, О.А. Пижов, Є.М. Танкевич. - №20031211570; Заявл. 15.12.03. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601