Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів

Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів, що містить датчик струму, вихід якого з'єднаний зі входами першого, другого і третього компараторів, вихід датчика початку комутації підключений до першого входу четвертого елемента І, перший вхід першого лічильника імпульсів з'єднаний з виходом третього елемента І, перший вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів, а другий вхід і вхід формувача сигналу з'єднані з виходом четвертого елемента І, вихід блока установки нуля підключений до першого входу елемента АБО, другий вхід якого з'єднаний з виходом формувача сигналу, а вихід підключений до другого входу першого лічильника імпульсів, виходи першого, другого і третього компараторів з'єднані відповідно з першими входами першого, другого і третього оптронів, другі входи яких підключені до виходу джерела опорної напруги, виходи першого, другого і третього оптронів з'єднані відповідно з першим, другим і третім входами першого функціонального перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини першого цифрового компаратора, перший і другий виходи якого з'єднані відповідно з U 2 (19) 1 3 16586 4 першого, другого і третього компараторів, виходи ровою шиною першого лічильника імпульсів, а першого, другого і третього тригерів підключені вихід підключений до другого входу четвертого відповідно до першого, другого і третього входів елемента І, вихід датчика початку комутації з'єдшифратора, перший, другий і третій виходи якого наний зі входом елемента НІ, вихід якого підклювідповідно з'єднані з першими входами четверточений до третіх входів першого і другого елементів го, п'ятого і шостого елементів І, виходи яких підкІ, вихід третього елемента І з'єднаний зі входом лючені до першого, другого і третього входів друдругого лічильника імпульсів. гого елементу АБО, а другі входи з'єднані Головним недоліком даного пристрою є його відповідно з першим, другим і третім виходами низька точність, тому що він не дозволяє враховудругого лічильника імпульсів через другий, третій і вати вичерпання комутаційного ресурсу вимикача четвертий елементи НІ відповідно, вихід блока при ввімкненні його на коротке замикання, оскільки установки нуля підключений до першого входу ресурсні характеристики вимикача при ввімкненні третього елементу АБО, другий вхід якого з'єдната вимиканні не співпадають, а також даний приний з виходом формувача сигналу, а вихід підклюстрій не дозволяє враховувати витрачання механічений до других входів першого, другого і третього чного комутаційного ресурсу вимикача. тригерів, а також до другого входу другого лічильВ основу корисної моделі поставлено задачу ника імпульсів, виходи першого, другого і третього створення пристрою для контролю ресурсу комукомпараторів з'єднані відповідно з першими вхотаційних апаратів, в якому за рахунок введення дами першого, другого і третього оптронів, другі нових блоків та зв'язків між ними з'являється можвходи яких підключені до виходу джерела опорної ливість враховувати витрачання комутаційного напруги, а виходи з'єднані відповідно з першими ресурсу вимикача при ввімкненні його на коротке входами першого, другого і третього тригерів. замикання в електричній мережі та витрачання Недоліками даного пристрою є те, що він не механічного ресурсу високовольтного вимикача, дозволяє враховувати вичерпання комутаційного що дозволяє підвищити точність роботи пристрою. ресурсу вимикача при ввімкненні його на коротке Поставлена задача досягається тим, що в замикання в електричній мережі, оскільки ресурсні пристрій для контролю ресурсу комутаційних апахарактеристики вимикача при ввімкненні та вимиратів, що містить датчик струму, вихід якого з'єдканні не співпадають. Крім того, даний пристрій не наний зі входами першого, другого і третього комдозволяє враховувати витрачання механічного параторів, вихід датчика початку комутації комутаційного ресурсу вимикача. підключений до першого входу четвертого елемеЗа прототип обрано пристрій для контролю нта І, перший вхід першого лічильника імпульсів ресурсу комутаційних апаратів [Патент №8515 з'єднаний з виходом третього елемента І, перший (Україна), М. кл. G07С3/10, бюл. №8, 2005], що вхід якого підключений до виходу генератора іммістить датчик струму, вихід якого з'єднаний зі пульсів, а другий вхід і вхід формувача сигналу входами першого, другого і третього компараторів, з'єднані з виходом четвертого елемента І, вихід вихід датчика початку комутації підключений до блока установки нуля підключений до першого першого входу четвертого елемента І, перший вхід входу елемента АБО, другий вхід якого з'єднаний з першого лічильника імпульсів з'єднаний з виходом виходом формувача сигналу, а вихід підключений третього елемента І, перший вхід якого підключедо другого входу першого лічильника імпульсів, ний до виходу генератора імпульсів, а другий вхід і виходи першого, другого і третього компараторів вхід формувача сигналу з'єднані з виходом четвез'єднані відповідно з першими входами першого, ртого елемента І, вихід блока установки нуля підкдругого і третього оптронів, другі входи яких підключений до першого входу елемента АБО, другий лючені до виходу джерела опорної напруги, виховхід якого з'єднаний з виходом формувача сигнади першого, другого і третього оптронів з'єднані лу, а вихід підключений до другого входу першого відповідно з першим, другим і третім входами лічильника імпульсів, виходи першого, другого і першого функціонального перетворювача, вихідна третього компараторів з'єднані відповідно з перцифрова шина якого підключена до першої вхідної шими входами першого, другого і третього оптроцифрової шини першого цифрового компаратора, нів, другі входи яких підключені до виходу джерела перший і другий виходи якого з'єднані відповідно з опорної напруги, виходи першого, другого і третьодругими входами першого і другого елементів І, го оптронів з'єднані відповідно з першим, другим і вихід генератора імпульсів підключений до перших третім входами функціонального перетворювача входів першого і другого елементів І, виходи яких (в подальшому - першого функціонального перетз'єднані відповідно з першим і другим входами ворювача), вихідна цифрова шина якого підключетретього лічильника імпульсів, вихідна цифрова на до першої вхідної цифрової шини першого цишина якого підключена до другої вхідної цифрової фрового компаратора, перший і другий виходи шини першого цифрового компаратора та з'єднана якого з'єднані відповідно з другими входами перз першою вхідною цифровою шиною другого цифшого і другого елементів І, вихід генератора імпурового компаратора, вихід якого підключений до льсів підключений до перших входів першого і друдругого входу четвертого елемента І, вихід датчигого елементів І, виходи яких з'єднані відповідно з ка початку комутації з'єднаний зі входом елемента першим і другим входами третього лічильника НІ, вихід якого підключений до третіх входів перімпульсів, вихідна цифрова шина якого підключена шого і другого елементів І, вихід третього елемендо другої вхідної цифрової шини першого цифрота І з'єднаний зі входом другого лічильника імпувого компаратора та до першої вхідної цифрової льсів, введено одновібратор, другий шини другого цифрового компаратора, друга вхідфункціональний перетворювач, цифровий комутана цифрова шина якого з'єднана з вихідною цифтор, четвертий лічильник імпульсів, диференціюю 5 16586 6 чий елемент, причому друга вхідна цифрова шина мента І 21, вихід датчика початку комутації 20 другого цифрового компаратора підключена до з'єднаний зі входом елемента НІ 15, вихід якого вихідної цифрової шини цифрового комутатора, підключений до третіх входів першого 11 і другого перша вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихі12 елементів І, вихід третього елемента 118 з'єддною цифровою шиною другого функціонального наний зі входом другого лічильника імпульсів 19, перетворювача, а друга вхідна цифрова шина та друга вхідна цифрова шина другого цифрового вхідна цифрова шина другого функціонального компаратора 29 підключена до вихідної цифрової перетворювача підключені до вихідної цифрової шини цифрового комутатора 28, перша вхідна цишини першого лічильника імпульсів, вихід датчика фрова шина якого з'єднана з вихідною цифровою початку комутації через диференціюючий елемент шиною другого функціонального перетворювача з'єднаний зі входом четвертого лічильника імпуль27, а друга вхідна цифрова шина та вхідна цифросів, вихід елемента НІ підключений до входу однова шина другого функціонального перетворювача вібратора, вихід якого з'єднаний з керуючим вхо27 підключені до вихідної цифрової шини першого дом цифрового комутатора. лічильника імпульсів 25, вихід датчика початку Пристрій для контролю ресурсу комутаційних комутації 20 через диференціюючий елемент 16 апаратів пояснюється кресленням, на якому зоз'єднаний зі входом четвертого лічильника імпульбражена його структурна схема. сів 17, вихід елемента НІ 15 підключений до входу На схемі: 1 - датчик струму; 2, 3, 4 - перший, одновібратора 26, вихід якого з'єднаний з керуюдругий і третій компаратори; 5, 6,7 - перший, дручим входом цифрового комутатора 28. гий і третій оптрони; 8 - джерело опорної напруги; Запропонований пристрій працює так. При по9 - перший функціональний перетворювач; 10 дачі напруги живлення на схему блок установки генератор імпульсів; 11, 12 - перший і другий еленуля 22 коротким імпульсом через елемент АБО менти І; 13 - третій лічильник імпульсів; 14 - пер24 встановлює у нульове положення перший лічиший цифровий компаратор; 15 - елемент НІ; 16 льник імпульсів 25. Одночасно генератор імпульсів диференціюючий елемент; 17 - четвертий лічиль10 починає виробляти послідовність імпульсів. ник імпульсів; 18 - третій елемент І; 19 - другий Зазначимо, що застосування шунта в датчику лічильник імпульсів; 20 - датчик початку комутації; струму 1 дозволяє отримувати вихідний сигнал, 21 - четвертий елемент І; 22 - блок установки нуля; який має лінійну залежність від його вхідного сиг23 - формувач імпульсів; 24 – елемент АБО; 25 – налу, а використання оптронів дозволяє здійснити перший лічильник імпульсів; 26 – одновібратор; 27 гальванічну розв'язку між вимірювальним колом та –другий функціональний перетворювач; 28 - цифблоками обробки інформації. ровий комутатор; 29 - другий цифровий компараЯкщо вимикач введений в роботу, то на виході тор, причому вихід датчика струму 1 з'єднаний зі датчика струму 1 з'являється напруга, пропорційна входами першого 2, другого 3 і третього 4 компаструму, що протікає в вимикачі, яка подається на раторів, вихід датчика початку комутації 20 підквходи першого 2, другого 3 і третього 4 компаралючений до першого входу четвертого елемента І торів, які мають різні пороги спрацювання. Сигна21, перший вхід першого лічильника імпульсів 25 ли, які з'являються на виходах першого 2, другого з'єднаний з виходом третього елемента І 18, пер3 і третього 4 компараторів через перший 5, друший вхід якого підключений до виходу генератора гий 6 і третій 7 оптрони відповідно поступають на імпульсів 10, а другий вхід і вхід формувача сигнавходи першого функціонального перетворювача 9, лу 23 з'єднані з виходом четвертого елемента І 21, на виході якого з'являється цифровий код, що відвихід блока установки нуля 22 підключений до повідає величині струму, який протікає в вимикачі. першого входу елемента АБО 24, другий вхід якоЦифровий код з виходу першого функціонального го з'єднаний з виходом формувача сигналу 23, а перетворювача 9 поступає на першу вхідну цифвихід підключений до другого входу першого лічирову шину першого цифрового компаратора 14, на льника імпульсів 25, виходи першого 2, другого 3 і другу вхідну цифрову шину якого поступає код з третього 4 компараторів з'єднані відповідно з первиходу третього лічильника імпульсів 13. шими входами першого 5, другого 6 і третього 7 В залежності від значення струму цифровий оптронів, другі входи яких підключені до виходу код на виході першого функціонального перетводжерела опорної напруги 8, виходи першого 5, рювача 9 змінює своє значення. другого 6 і третього 7 оптронів з'єднані відповідно Якщо цифровий код на першому вході першоз першим, другим і третім входами першого функго цифрового компаратора 14 більший ніж на друціонального перетворювача 9, вихідна цифрова гому, то на першому виході з'являється сигнал шина якого підключена до першої вхідної цифрологічної одиниці, який поступає на другий вхід вої шини першого цифрового компаратора 14, пепершого елемента І 11, на третій вхід якого постурший і другий виходи якого з'єднані відповідно з пає сигнал логічної одиниці з виходу датчика почадругими входами першого 11 і другого 12 елементку комутації 20 через елемент НІ 15. При цьому тів І, вихід генератора імпульсів 10 підключений до перший елемент І 11 відкривається і дозволяє перших входів першого 11 і другого 12 елементів І, проходження імпульсів, від генератора імпульсів виходи яких з'єднані відповідно з першим і другим 10, на перший вхід третього лічильника імпульсів входами третього лічильника імпульсів 13, вихідна 13, цифровий код на виході якого збільшується. цифрова шина якого підключена до другої вхідної Цифровий код на виході третього лічильника імпуцифрової шини першого цифрового компаратора льсів 13 збільшується до тих пір, поки цифрові 14 та з'єднана з першою вхідною цифровою шикоди на першій і другій вхідних цифрових шинах ною другого цифрового компаратора 29, вихід якопершого цифрового компаратора 14 не зрівняютьго підключений до другого входу четвертого елеся. При цьому на обох виходах першого цифрово 716586 8 го компаратора 14 з'являються сигнали логічного коротким імпульсом через елемент АБО 24 обнунуля 1 перший елемент І 11 закривається. ляє перший лічильник імпульсів 25 та готує приЯкщо цифровий код на першому вході першострій до нового циклу роботи. го цифрового компаратора 14 менший ніж на друЯкщо високовольтний вимикач включається, а гому, то на другому виході з'являється сигнал логів електричній мережі присутнє коротке замикання, чної одиниці, який поступає на другий вхід другого то при ввімкненні вимикача на виході датчика поелемента I 12, на третій вхід якого поступає сигнал чатку комутації 20 встановлюється сигнал логічнологічної одиниці з виходу датчика початку комутаго нуля, який проходить через елемент НІ 15 і пеції 20 через елемент НІ 15. При цьому другий елереднім фронтом запускає одновібратор 26, який в мент І 12 відкривається і дозволяє проходження свою чергу вихідним сигналом логічної одиниці, імпульсів від генератора імпульсів 10, на другий що подається на цифровий комутатор 28, підклювхід третього лічильника імпульсів 13, цифровий чає вихідну цифрову шину першого лічильника код на виході якого зменшується. Цифровий код імпульсів 25 до другого цифрового компаратора 29 на виході третього лічильника імпульсів через другий функціональний перетворювач 27, в 13'зменшується до тих пір, поки цифрові коди на якому значення струму, що встановлюється на першій і другій вхідних цифрових шинах першого виході першого лічильника імпульсів 25 після вимцифрового компаратора 14 не зрівняються. При кнення високовольтного вимикача системою рецьому на обох виходах першого цифрового компалейного захисту, множиться на коефіцієнт, яким ратора 14 з'являються сигнали логічного нуля і враховується додаткове спрацювання ресурсу другий елемент І 12 закривається. вимикача, що витрачається згідно ресурсних хараТаким чином, в третьому лічильнику імпульсів ктеристик на ввімкнення. Таким чином, в пристрої 13 здійснюється запам'ятовування цифрового ков такому циклі роботи враховується спрацювання ду, який відповідає величині струму, що протікає в робочого ресурсу вимикача по ресурсних характевимикачі. ристиках на вмикання і вимикання при ввімкненні У випадку, коли вимикач відключає коло, в останнього на коротке замикання в електричній якому він знаходиться, на виході датчика початку мережі. комутації 20 з'являється сигнал логічної одиниці, Тривалість роботи одновібратора 26 підібрана який через елемент НІ 15 поступає на треті входи таким чином, щоб забезпечити після відключення першого 11 і другого 12 елементів І, тим самим вимикача надходження найбільшої можливої кільвстановлюючи на їх виходах сигнали логічного кості імпульсів в перший лічильник імпульсів 25. нуля. Також сигнал логічної одиниці через дифеКількість розрядів першого 25, другого 19 та ренціюючий елемент 16 у вигляді короткого імпутретього 13 лічильників імпульсів, а також кількість льсу поступає на вхід четвертого лічильника імпукомпараторів і оптронів, що фіксують значення льсів 17, що призводить до зменшення записаного комутованого струму, вибирається в залежності механічного ресурсу комутаційного апарата на від діапазону вимірюваного струму і від необхідноодиницю. Сигнал логічної одиниці з виходу датчиго ступеня точності визначення витраченого вимика початку комутації 20 через четвертий елемент I качем ресурсу. 21 поступає на другий вхід третього елемента І 18 Кількість розрядів четвертого лічильника імпуі відкриває його (з виходу другого цифрового комльсів 17 вибирається в залежності від значення паратора 29 сигнал логічної одиниці поступає на механічного ресурсу вимикача. другий вхід четвертого елемента I 21). При цьому з Для коректної роботи пристрою постійну часу виходу генератора імпульсів 10 імпульси починадиференціюючого елемента 16 необхідно вибрати ють поступати на входи першого 25 і другого 19 меншою періоду чередування імпульсів генератолічильників імпульсів, зменшуючи залишковий ра імпульсів 10. ресурс вимикача. Кількість імпульсів, що поступаПерший 9 і другий 27 функціональні перетвоють в другий лічильник імпульсів 19, показує як рювачі можна реалізувати на мікросхемі постійновитрачається робочий ресурс вимикача в залежго запам'ятовуючого пристрою, в якій записані відності від значення комутованого струму. Імпульси повідні коди, причому в першому функціональному з виходу генератора імпульсів 10 поступають до перетворювачі 9 записані коди, кожен із яких відтих пір, поки цифрові коди на першій і другій вхідповідає певному коефіцієнту спрацювання робочоних цифрових шинах другого цифрового компараго ресурсу вимикача в залежності від будь-якого із тора 29 не зрівняються. В цей момент сигнал логіможливих значень струму, а в другому функціоначного нуля з виходу другого цифрового льному перетворювачі 27 записані коди, які відокомпаратора 29 через четвертий елемент І 21 посбражають спрацювання ресурсу вимикача при тупає на вхід третього елемента І 18 та закриває його включенні на коротке замикання в мережі. його, а також на вхід формувача імпульсів 23, який 9 Комп’ютерна верстка В. Мацело 16586 Підписне 10 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