Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів

Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів, що містить датчик стр уму, входи першого, другого і третього компараторів підключені один до одного, 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 між собою, вихід блока установки нуля підключений до першого входу елемента АБО, др угий 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 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 другими входами першого і другого елементів І, ви хід генератора імпульсів підключений до перших входів першого і другого елементів І, виходи яких з'єднані, відповідно, з першим і другим входами третього лічильника імпульсів, вихідна цифрова шина якого підключена до другої вхідної цифрової шини першого цифрового компаратора та з'єднана з першою вхідною цифровою шиною другого цифрового компаратора, вихід якого підключений до другого входу третього елемента І, ви хід датчика початку комутації з'єднаний з третім входом третього елемента І та з входом елемента НІ, ви хід якого підключений до третіх входів U 2 (19) 1 3 28537 4 першого, другого і третього компараторів, перший третього лічильника імпульсів, вихідна цифрова вхід першого лічильника імпульсів з'єднаний з шина якого підключена до другої вхідної цифрової виходом третього елемента І, перший вхід якого шини першого цифрового компаратора та з'єднана підключений до виходу генератора імпульсів, а з першою вхідною цифровою шиною другого другий вхід і вхід формувача сигналу з'єднані між цифрового компаратора, вихід якого підключений собою, вихід блока установки нуля підключений до до другого входу третього елемента І, ви хід першого входу елемента АБО, др угий вхід якого датчика початку комутації з'єднаний з третім з'єднаний з виходом формувача сигналу, а вихід входом третього елемента І та з входом елемента підключений до другого входу першого лічильника НІ, ви хід якого підключений до третіх входів імпульсів, виходи першого, другого і третього першого і другого елементів І, ви хід третього компараторів з'єднані відповідно з першим, другим елемента І з'єднаний з входом другого лічильника і третім входами функціонального перетворювача імпульсів, друга вхідна цифрова шина другого (в подальшому - першого функціонального цифрового компаратора підключена до вихідної перетворювача), вихідна цифрова шина якого цифрової шини цифрового комутатора, перша підключена до першої вхідної цифрової шини вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихідною першого цифрового компаратора, перший і другий цифровою шиною другого функціонального виходи якого з'єднані відповідно з другими перетворювача, а друга вхідна цифрова шина та входами першого і другого елементів І, ви хід вхідна цифрова шина другого функціонального генератора імпульсів підключений до перших перетворювача підключені до вихідної цифрової входів першого і другого елементів І, виходи яких шини першого лічильника імпульсів, вихід датчика з'єднані відповідно з першим і другим входами початку комутації через диференціюючий елемент третього лічильника імпульсів, вихідна цифрова з'єднаний з входом четвертого лічильника шина якого підключена до другої вхідної цифрової імпульсів, вихід елемента НІ підключений до входу шини першого цифрового компаратора та до одновібратора, вихід якого з'єднаний з керуючим першої вхідної цифрової шини другого цифрового входом цифрового комутатора. компаратора, друга вхідна цифрова шина якого Головним недоліком даного пристрою є низька з'єднана з вихідною цифровою шиною першого точність роботи через те, що трансформатор лічильника імпульсів, а вихід підключений до струму, який використовується як датчик струму, другого входу третього елемента І, вихід датчика має нелінійну характеристику із-за насичення початку комутації з'єднаний з третім входом магнітопровода при вимірюванні струмів короткого третього елемента І та зі входом елемента НІ, замикання. вихід якого підключений до третіх входів першого і В основу корисної моделі поставлено задачу другого елементів І, вихід третього елемента І створення пристрою для контролю ресурсу з'єднаний зі входом другого лічильника імпульсів. комутаційних апаратів, в якому за рахунок Головним недоліком даного пристрою є введення нових блоків та зв'язків між ними невисока точність вимірювання аварійних стр умів з'являється можливість знаходити лінійну за рахунок того, що датчик струму, в якості якого залежність між вхідним і вихідним сигналами використовується трансформатор струму, має датчика струму при вимірюванні струмів короткого нелінійну характеристику із-за насичення замикання в електричній мережі, що дозволяє магнітопровода при вимірюванні струмів короткого підвищити точність роботи пристрою. замикання. Поставлена задача досягається тим, що в За найближчий аналог обрано пристрій для пристрій для контролю ресурсу комутаційних контролю ресурсу комутаційних апаратів [Патент апаратів, що містить датчик стр уму, входи №16599 (Україна), М. кл. G07С3/10, бюл. №8, першого, другого і третього компараторів 2006], що містить датчик струму, вихід якого підключені один до одного, перший вхід першого підключений до входів першого, другого і третього лічильника імпульсів з'єднаний з виходом третього компараторів, перший вхід першого лічильника елемента І, перший вхід якого підключений до імпульсів з'єднаний з виходом третього елемента виходу генератора імпульсів, а другий вхід і вхід І, перший вхід якого підключений до виходу формувача сигналу з'єднані між собою, вихід генератора імпульсів, а другий вхід і вхід блока установки нуля підключений до першого формувача сигналу з'єднані між собою, вихід входу елемента АБО, др угий вхід якого з'єднаний з блока установки нуля підключений до першого виходом формувача сигналу, а вихід підключений входу елемента АБО, др угий вхід якого з'єднаний з до другого входу першого лічильника імпульсів, виходом формувача сигналу, а вихід підключений виходи першого, другого і третього компараторів до другого входу першого лічильника імпульсів, з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходи першого, другого і третього компараторів входами першого функціонального з'єднані відповідно з першим, другим і третім перетворювача, вихідна цифрова шина якого входами першого функціонального підключена до першої вхідної цифрової шини перетворювача, вихідна цифрова шина якого першого цифрового компаратора, перший і другий підключена до першої вхідної цифрової шини виходи якого з'єднані відповідно з другими першого цифрового компаратора, перший і другий входами першого і другого елементів І, ви хід виходи якого з'єднані відповідно з другими генератора імпульсів підключений до перших входами першого і другого елементів І, ви хід входів першого і другого елементів І, виходи яких генератора імпульсів підключений до перших з'єднані відповідно з першим і другим входами входів першого і другого елементів І, виходи яких третього лічильника імпульсів, вихідна цифрова з'єднані відповідно з першим і другим входами шина якого підключена до другої вхідної цифрової 5 28537 6 шини першого цифрового компаратора та з'єднана 13 і третього 14 компараторів підключені один до з першою вхідною цифровою шиною другого одного, перший вхід першого лічильника імпульсів цифрового компаратора, вихід якого підключений 30 з'єднаний з виходом третього елемента І 25, до другого входу третього елемента І, ви хід перший вхід якого підключений до виходу датчика початку комутації з'єднаний з третім генератора імпульсів 16, а другий вхід і вхід входом третього елемента І та з входом елемента формувача сигналу 28 з'єднані між собою, вихід НІ, ви хід якого підключений до третіх входів блока установки нуля 27 підключений до першого першого і другого елементів І, ви хід третього входу елемента АБО 29, другий вхід якого елемента І з'єднаний з входом другого лічильника з'єднаний з виходом формувача сигналу 28, а імпульсів, друга вхідна цифрова шина другого вихід підключений до другого входу першого цифрового компаратора підключена до вихідної лічильника імпульсів 30, виходи першого 12, цифрової шини цифрового комутатора, перша другого 13 і третього 14 компараторів з'єднані вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихідною відповідно з першим, другим і третім входами цифровою шиною другого функціонального першого функціонального перетворювача 15, перетворювача, а друга вхідна цифрова шина та вихідна цифрова шина якого підключена до вхідна цифрова шина другого функціонального першої вхідної цифрової шини першого цифрового перетворювача підключені до вихідної цифрової компаратора 20, перший і другий виходи якого шини першого лічильника імпульсів, вихід датчика з'єднані відповідно з другими входами першого 17 початку комутації через диференціюючий елемент і другого 18 елементів І, ви хід генератора з'єднаний з входом четвертого лічильника імпульсів 16 підключений до перших входів імпульсів, вихід елемента НІ підключений до входу першого 17 і другого 18 елементів І, виходи яких одновібратора, вихід якого з'єднаний з керуючим з'єднані відповідно з першим і другим входами входом цифрового комутатора, введено третього лічильника імпульсів 19, вихідна цифрова четвертий, п'ятий і шостий компаратори, перший і шина якого підключена до другої вхідної цифрової другий елементи ВИКЛЮЧНЕ АБО, перший і шини першого цифрового компаратора 20 та другий масштабуючі підсилювачі, перший, другий і з'єднана з першою вхідною цифровою шиною третій електронні ключі, причому вихід шостого другого ци фрового компаратора 34, вихід якого компаратора підключений до керуючого входу підключений до другого входу третього елемента І третього електронного ключа, вихід датчика 25, вихід датчика початку комутації 24 з'єднаний з струму з'єднаний зі входами четвертого, п'ятого і третім входом третього елемента І 25 та з входом шостого компараторів, а також з аналоговим елемента НІ 21, вихід якого підключений до третіх входом першого електронного ключа, вихід якого, входів першого 17 і другого 18 елементів І, ви хід а також виходи другого і третього електронних третього елемента І 25 з'єднаний з входом другого ключів підключені до входу першого компаратора, лічильника імпульсів 26, друга вхідна цифрова вихід датчика струм у з'єднаний зі входами шина другого ци фрового компаратора 34 першого і другого масштабуючи х підсилювачів, підключена до вихідної цифрової шини цифрового виходи яких підключені до аналогових входів комутатора 33, перша вхідна цифрова шина якого другого і третього електронних ключів, виходи з'єднана з вихідною цифровою шиною другого п'ятого і шостого компараторів з'єднані відповідно функціонального перетворювача 32, а друга з другими входами першого і другого елементів вхідна цифрова шина та вхідна цифрова шина ВИКЛЮЧНЕ АБО, перші входи яких підключені другого функціонального перетворювача 32 відповідно до виходів четвертого і п'ятого підключені до вихідної цифрової шини першого компараторів, а виходи з'єднані з керуючими лічильника імпульсів 30, вихід датчика початку входами першого і другого електронних ключів комутації 24 через диференціюючий елемент 22 відповідно. з'єднаний з входом четвертого лічильника Пристрій для контролю ресурсу комутаційних імпульсів 23, вихід елемента НІ 21 підключений до апаратів пояснюється кресленням, на якому входу одновібратора 31, вихід якого з'єднаний з зображена його структурна схема. керуючим входом цифрового комутатора 33, вихід На схемі: 1 - датчик струму; 2, 3, 4 - четвертий, шостого компаратора 4 підключений до керуючого п'ятий і шостий компаратори; 5, 6 - перший і входу третього електронного ключа 11, вихід другий елементи ВИКЛЮЧНЕ АБО; 7, 8 - перший і датчика струму І з'єднаний зі входами четвертого другий масштабуючі підсилювачі; 9, 10, 11 2, п'ятого 3 і шостого 4 компараторів, а також з перший, другий і третій електронні ключі; 12, 13, аналоговим входом першого електронного ключа 14 - перший, другий і третій компаратори; 15 9, ви хід якого, а також виходи другого 10 і третього функціональний перетворювач; 16 - генератор 11 електронних ключів підключені до входу імпульсів; 17, 18 - перший і другий елементи І; 19 першого компаратора 12, вихід датчика струму І третій лічильник імпульсів; 20 - перший цифровий з'єднаний зі входами першого 7 і другого 8 компаратор; 21 - елемент НІ; 22 - диференціюючий масштабуючи х підсилювачів, виходи яких елемент; 23 -четвертий лічильник імпульсів; 24 підключені до аналогових входів другого 10 і датчик початку комутації; 25 - третій елемент І; 26 третього 11 електронних ключів, виходи п'ятого 3 і - другий лічильник імпульсів; 27 - блок установки шостого 4 компараторів з'єднані відповідно з нуля; 28 - формувач сигналу; 29 - елемент АБО; 30 другими входами першого 5 і другого 6 елементів - перший лічильник імпульсів; 31 - одновібратор; ВИКЛЮЧНЕ АБО, перші входи яких підключені 32 - другий функціональний перетворювач; 33 відповідно до виходів четвертого 2 і п'ятого 3 цифровий комутатор; 34 - другий цифровий компараторів, а виходи з'єднані з керуючими компаратор, причому входи першого 12, другого 7 28537 8 входами першого 9 і другого 10 електронних перетворювача 15, на виході якого з'являється ключів відповідно. цифровий код, що відповідає величині струму, Запропонований пристрій працює так. який протікає в вимикачі. Цифровий код з виходу При подачі напруги живлення на схему блок першого функціонального перетворювача 15 установки нуля 27 коротким імпульсом через поступає на першу вхідн у цифрову шину першого елемент АБО 29 встановлює у нульове положення цифрового компаратора 20, на другу вхідну перший лічильник імпульсів 30. Одночасно цифрову шину якого поступає код з виходу генератор імпульсів 16 починає виробляти третього лічильника імпульсів 19. послідовність імпульсів. В залежності від значення струму цифровий Зазначимо, що в якості датчика струму І код на виході першого функціонального використовується трансформатор струму, перетворювача 15 змінює своє значення. вихідний сигнал якого має нелінійну залежність від Якщо цифровий код на першому вході його вхідного сигналу. Для лінеаризації цього першого цифрового компаратора 20 більший ніж сигналу використовуються блоки 2-11, в яких на другому, то на першому виході з'являється кусково-лінійна лінеаризація здійснюється по сигнал логічної одиниці, який поступає на другий трьом ділянкам кривої намагнічування. вхід першого елемента І 17, на третій вхід якого Коли напруга з виходу да тчика струму 1 поступає сигнал логічної одиниці з виходу датчика досягає значення, пропорційного номінальному початку комутації 24 через елемент НІ 21. При робочому стр уму, спрацьовує четвертий цьому перший елемент І 17 відкривається і компаратор 2, що відповідає першій ділянці, з дозволяє проходження імпульсів, від генератора виходу якого сигнал логічної одиниці поступає на імпульсів 16, на перший вхід третього лічильника перший вхід першого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО імпульсів 19, цифровий код на виході якого 5. При цьому на його виході формується сигнал збільшується. Цифровий код на виході третього логічної одиниці, який подається на керуючий вхід лічильника імпульсів 19 збільшується до тих пір, першого електронного ключа 9, тим самим поки цифрові коди на першій і другій вхідних відкриваючи його і дозволяючи проходження цифрових шинах першого цифрового компаратора сигналу з виходу датчика струму 1 на входи 20 не зрівняються. При цьому на обох виходах першого 12, другого 13 і третього 14 компараторів. першого цифрового компаратора 20 з'являються Якщо напруга, що пропорційна струму, сигнали логічного нуля і перший елемент І 17 зростає далі, то спрацьовують четвертий 2 і п'ятий закривається. 3 компаратори, що відповідає другій ділянці Якщо цифровий код на першому вході характеристики датчика струму 1. При цьому на першого цифрового компаратора 20 менший ніж виході першого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 5 на другому, то на другому виході з'являється встановлюється сигнал логічного нуля, а на виході сигнал логічної одиниці, який поступає на другий другого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 6 - сигнал вхід др уго го елемента І 18, на третій вхід якого логічної одиниці, який відкриває другий поступає сигнал логічної одиниці з виходу датчика електронний ключ 10. Значення напруги, початку комутації 24 через елемент НІ 21. При пропорційної струму, яке поступає на вхід першого цьому другий елемент І 18 відкривається і масштабуючого підсилювача 7, на цій ділянці дозволяє проходження імпульсів від генератора множиться на коефіцієнт, що дозволяє отримати імпульсів 16, на другий вхід третього лічильника лінійну залежність між вхідним і вихідним імпульсів 19, цифровий код на виході якого сигналами датчика струму 1 на вибраній ділянці зменшується. Цифровий код на виході третього нелінійної характеристики перетворення. Далі лічильника імпульсів 19 зменшується до тих пір, нове значення сигналу через другий електронний поки цифрові коди на першій і другій вхідних ключ 10 поступає на входи першого 12, другого 13 цифрових шинах першого цифрового компаратора і третього 14 компараторів. 20 не зрівняються. При цьому на обох виходах Якщо напруга з виходу датчика струму 1 першого цифрового компаратора 20 з'являються приймає ще більше значення, то перший 9 і другий сигнали логічного нуля і другий елемент І 18 10 електронні ключі закриваються, а третій закривається. електронний ключ 11 відкривається. При цьому Таким чином, в третьому лічильнику імпульсів значення сигналу множиться на інший коефіцієнт, 19 здійснюється запам'ятовування цифрового в результаті чого на третій ділянці кривої коду, який відповідає величині струму, що протікає намагнічування вхідний і вихідний сигнали датчика в вимикачі. струму 1 мають лінійну залежність. У випадку, коли вимикач відключає коло, в В подальшому під величиною напруги, що якому він знаходиться, на виході датчика початку відповідає струму на ви ході датчика струму 1, комутації 24 з'являється сигнал логічної одиниці, будемо розуміти сигнал, який отримується на який через елемент НІ 21 поступає на треті входи виході електронних ключів 9-11. першого 17 і другого 18 елементів І, тим самим Якщо вимикач введений в роботу, то на виході встановлюючи на їх ви ходах сигнали логічного датчика струму 1 з'являється напруга, пропорційна нуля. Також сигнал логічної одиниці через струму, що протікає в вимикачі, яка подається на диференціюючий елемент 22 у вигляді короткого входи першого 12, другого 13 і третього 14 імпульсу поступає на вхід четвертого лічильника компараторів, які мають різні пороги спрацювання. імпульсів 23, що призводить до зменшення Сигнали, які з'являються на виходах першого 12, записаного механічного ресурсу комутаційного другого 13 і третього 14 компараторів поступають апарата на одиницю. Сигнал логічної одиниці з на входи першого функціонального виходу датчика початку комутації 24 поступає на 9 28537 10 третій вхід третього елемента І 25 і відкриває його постійного запам'ятовуючого пристрою, в якій (з виходу другого цифрового компаратора 34 записані відповідні коди, причому в першому сигнал логічної одиниці поступає на другий вхід функціональному перетворювачі 15 записані коди, третього елемента І 25). При цьому з виходу кожен із яких відповідає певному коефіцієнту генератора імпульсів 16 імпульси починають спрацювання робочого ресурсу вимикача в поступати на входи першого 30 і другого 26 залежності від будь-якого із можливих значень лічильників імпульсів, зменшуючи залишковий струму, а в др угому функціональному ресурс вимикача. Кількість імпульсів, що перетворювачі 32 записані коди, які відображають поступають в другий лічильник імпульсів 26, спрацювання ресурсу вимикача при його показує як витрачається робочий ресурс вимикача включенні на коротке замикання в мережі. в залежності від значення комутованого струму. Імпульси з виходу генератора імпульсів 16 поступають до тих пір, поки цифрові коди на першій і другій вхідних ци фрових шинах другого цифрового компаратора 34 не зрівняються. В цей момент сигнал логічного нуля з виходу другого цифрового компаратора 34 поступає на вхід третього елемента І 25 та закриває його, а також на вхід формувача імпульсів 28, який коротким імпульсом через елемент АБО 29 обнуляє перший лічильник імпульсів 30 та готує пристрій до нового циклу роботи. Якщо високовольтний вимикач включається, а в електричній мережі присутнє коротке замикання, то при ввімкненні вимикача на виході датчика початку комутації 24 встановлюється сигнал логічного нуля, який проходить через елемент НІ 21 і переднім фронтом запускає одновібратор 31, який в свою чергу вихідним сигналом логічної одиниці, що подається на цифровий комутатор 33, підключає вихідну цифрову шину першого лічильника імпульсів 30 до другого цифрового компаратора 34 через другий функціональний перетворювач 32, в якому значення струму, що встановлюється на виході першого лічильника імпульсів 30 після вимкнення високовольтного вимикача системою релейного захисту, множиться на коефіцієнт, яким враховується додаткове спрацювання ресурсу вимикача, що витрачається згідно ресурсних характеристик на ввімкнення. Таким чином, в пристрої в такому циклі роботи враховується спрацювання робочого ресурсу вимикача по ресурсних характеристиках на вмикання і вимикання при ввімкненні останнього на коротке замикання в електричній мережі. Тривалість роботи одновібратора 31 підібрана таким чином, щоб забезпечити після відключення вимикача надходження найбільшої можливої кількості імпульсів в перший лічильник імпульсів 30. Кількість розрядів першого 30, другого 26 та третього 19 лічильників імпульсів, а також кількість компараторів, що фіксують значення комутованого струму, вибирається в залежності від діапазону вимірюваного струму і від необхідного ступеня точності визначення витраченого вимикачем ресурсу. Кількість розрядів четвертого лічильника імпульсів 23 вибирається в залежності від значення механічного ресурсу вимикача. Для коректної роботи пристрою постійну часу диференціюючого елемента 22 необхідно вибрати меншою періоду чередування імпульсів генератора імпульсів 16. Перший 15 і другий 32 функціональні перетворювачі можна реалізувати на мікросхемі