Пристрій для контролю ресурсу повітряних високовольтних вимикачів

Пристрій для контролю ресурсу повітряних високовольтних вимикачів, що містить перший, другий і третій датчики струму, виходи яких з'єднані відповідно через перший, другий і третій компаратори з першими входами першого, другого І третього тригерів, виходи яких підключені відповідно до першого, другого і третього входів другого елемента АБО, а також відповідно до керуючих входів першого, другого і третього електронних ключів, виходи яких з'єднані між собою та підключені до входів четвертого і п'ятого компараторів, а аналогові входи з'єднані відповідно з виходами першого, другого і третього датчиків струму, другі входи першого, другого і третього тригерів, а також другий вхід першого лічильника імпульсів підключені до виходу першого елемента АБО, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока установки нуля, другий вхід підключений до виходу формувача імпульсів, а третій вхід з'єднаний з виходом елемента затримки сигналу, датчик комутації, вихід якого підключений до входу диференціюючого елемента та першого входу другого елемента І, вихід якого з'єднаний з входом формувача імпульсів і з другим входом першого елемента І, до першого входу якого підключений вихід генератора Імпульсів, а вихід з'єднаний з першим входом першого лічильника імпульсів і з першими входами четвертого, шостого і восьмого елементів І, вихід диференціюючого елемента підключений до перших входів третього, п'ятого І сьомого елементів І, другі входи яких з'єднані відповідно з виходами першого, другого і третього елементів НІ, входи яких, в свою чергу, підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів, виходи третього, п'ятого і сьомого елементів І з'єднані ВІДПОВІДНО з першими входами третього, четвертого і п'ятого елементів АБО, другі входи яких підключені відповідно до виходів четвертого, шостого і восьмого елементів І, а виходи з'єднані відповідно з входами другого, третього і четвертого лічильників імпульсів, другі входи четвертого, шостого і восьмого елементів І підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів, вихід датчика тиску з'єднаний з входами шостого і сьомого компараторів, вхід елемента затримки сигналу та другий вхід другого елемента І підключені до виходу цифрового компаратора, друга вхідна цифрова шина якого підключена до вихідної цифрової шини першого лічильника імпульсів, а перша вхідна цифрова шина з'єднана з вихідною цифровою шиною функціонального перетворювача, який відрізняється тим, що в нього введений регістр, причому перший вхід регістра підключений до виходу другого елемента АБО, виходи четвертого, п'ятого, шостого і сьомого компараторів з'єднані відповідно з другим, третім, четвертим І п'ятим входами регістра, шостий вхід регістра підключений до виходу датчика комутації, вихід першого елемента АБО з'єднаний з сьомим входом регістра, вихідна цифрова шина регістра підключена до вхідної цифрової' шини функціонального перетворювача. О CM со з? Корисна модель відноситься до області електротехніки і може бути використана для вимірювання комутаційного ресурсу повітряних високовольтних вимикачів. Відомий пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів [А.С. СРСР №1656568, М. кл. G07C3/10, бюл. Ns22, 1991], що містить перший, другий і третій датчики струму, які з єднані ВІДПОВІДНО через перший, другий і третій компаратори з першими входами першого, другого і третього тригерів, виходи яких підключені відповідно до першого, другого і третього входів третього елемента АБО, а також відповідно до керуючих входів першого, другого і третього електронних ключів, вихо 11320 4 собою, а також із входами четвертого і п'ятого компараторів, а аналогові входи підключені відповідно до виходів першого, другого і третього датчиків струму шифратор, перший вхід якого з'єднаний з виходом другого елемента АБО, а другий і третій входи підключені відповідно до виходів четвертого і п'ятого тригерів, перші входи яких з'єднані відповідно з виходами четвертого і п'ятого компараторів, а другі входи разом з другими входами першого, другого і третього тригерів і першого лічильника імпульсів підключені до виходу першого елемента АБО, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока установки нуля, другий вхід підключений до виходу формувача імпульсів, а третій вхід з'єднаний з виходом елемента затримки сигналу, датчик комутації, вихід якого підключений до входу диференціюючого елемента та першого входу другого елемента І, вихід якого з'єднаний зі входом формувача імпульсів і з другим входом першого елемента І, до першого входу якого підключений вихід генератора імпульсів, а вихід з'єднаний з першим входом першого лічильника імпульсів і з першими входами четвертого, шостого І восьмого елементів І, вихід диференціюючого елемента підключений до перших входів третього, п'ятого і сьомого елементів І, другі входи яких з'єднані з виходами відповідно першого, другого і третього елементів НІ, входи яких в свою чергу підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів, виходи третього, п'ятого і сьомого елементів І з'єднані відповідно з першими входами третього, четвертого І п'ятого елементів АБО, другі входи яких підключені відповідно до виходів четвертого, шостого і восьмого елементів [, а виходи з'єднані відповідно з входами другого, третього і четвертого лічильників імпульсів, другі входи четвертого, шостого і восьмого елементів І підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів, датчик тиску, вихід якого з'єднаний з входами шостого І сьомого компараторів, виходи яких підключені до перших входів шостого і сьомого тригерів, другі входи яких з'єднані з виходом першого елемента АБО, а виходи підключені до четвертого і п'ятого входів функціонального перетворювача, перший, другий і третій входи якого з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходами шифратора, вхід елемента затримки сигналу та другий вхід другого елемента І підключені до виходу цифрового компаратора, перша Недоліками даного пристрою є те, що він не вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихідною дозволяє вимірювати комутаційний ресурс повітцифровою шиною функціонального перетворюваряних високовольтних вимикачів з врахуванням ча, а друга - підключена до вихідної цифрової шитиску стисненого повітря. Крім того, даний прини пертого лічильника імпульсів. стрій має низьку надійність за рахунок використання великої кількості елементів в аналоговоГоловним недоліком даного пристрою є низька цифровому перетворювачі. надійність за рахунок використання великої КІЛЬКОСТІ елементів в аналогово-цифровому перетворюЗа прототип обрано пристрій для контролю вачі. ресурсу комутаційних апаратів [Патент №55864А (Україна), М. кл. G07C3/10, бюл. №4, 2003], що В основу корисної моделі поставлено задачу містить перший, другий і третій датчики струму, створення пристрою для контролю ресурсу повітвиходи яких з'єднані відповідно через перший, ряних високовольтних вимикачів, в якому за рахудругий і третій компаратори з першими входами нок введення нових блоків та зв'язків між ними першого, другого і третього тригерів, виходи яких з'являється можливість спростити структуру припідключені відповідно до першого, другого і трестрою, що дозволяє підвищити його надійність. тього входів другого елемента АБО, а також відпоПоставлена задача досягається тим, що в відно до керуючих входів першого, другого і трепристрої для контролю ресурсу повітряних високотього електронних ключів, виходи яких з'єднані між вольтних вимикачів, що містить перший, другий і ди яких з'єднані між собою, а також із входами четвертого і п'ятого компараторів, а аналогові входи підключені відповідно до виходів першого, другого і третього датчиків струму, шифратор, перший вхід якого з'єднаний з виходом третього елемента АБО, а другий і третій входи підключені відповідно до виходів четвертого і п'ятого тригерів, перші входи яких з'єднані відповідно з виходами четвертого і п'ятого компараторів, а другі входи разом з другими входами першого, другого і третього тригерів і першого лічильника імпульсів підключені до виходу першого елемента АБО, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока установки нуля, другий вхід підключений до виходу формувача імпульсів, а третій вхід з'єднаний з виходом елемента затримки сигналу, вхід якого і другий вхід другого елемента 1 підключені до виходу другого елемента АБО, датчик комутації, вихід якого з'єднаний зі входом диференціюючого елемента і з першим входом другого елемента І, вихід якого підключений до входу формувача імпульсів і до другого входу першого елемента І, з першим входом якого з'єднаний вихід генератора імпульсів, а вихід підключений до першого входу першого лічильника імпульсів і до перших входів сьомого, дев'ятого й одинадцятого елементів І, перший, другий і третій виходи шифратора з'єднані відповідно з першими входами третього, четвертого і п'ятого елементів І, виходи яких підключені до першого, другого і третього входів другого елемента АБО, а другі входи з'єднані відповідно з першим, другим І третім виходами першого лічильника імпульсів через перший, другий і третій елементи НІ, вихід диференціюючого елемента підключений до перших входів шостого, восьмого і десятого елементів !, другі входи яких з'єднані з виходами відповідно четвертого, п'ятого і шостого елементів НІ, входи яких у свою чергу підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів, виходи шостого, восьмого і десятого елементів [ з'єднані відповідно з першими входами четвертого, п'ятого і шостого елементів АБО, другі входи яких підключені до виходів сьомого, дев'ятого й одинадцятого елементів І, а виходи з'єднані зі входами другого, третього і четвертого лічильників імпульсів відповідно, другі входи сьомого, дев'ятого й одинадцятого елементів І підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів. 11320 ключі; 13 - другий елемент АБО, 14, 15 - четвертий і п'ятий компаратори; 16 - датчик тиску; 17, 18 шостий і сьомий компаратори; 19 - регістр; 20 функціональний перетворювач; 21 - генератор імпульсів; 22 - перший елемент І; 23 - датчик комутації; 24 - другий елемент І; 25 - блок установки нуля; 26 - формувач імпульсів; 27 - елемент затримки сигналу; 28 - перший елемент АБО; 29 перший лічильник імпульсів; ЗО - цифровий компаратор; 31 - диференціюючий елемент; 32, 33, 34 перший, другий і третій елементи НІ; 35, 36, 37, 38, 39, 40 - третій, четвертий, п'ятий, шостий, сьомий і восьмий елементи І; 41, 42, 43 - третій, четвертий і п'ятий елементи АБО; 44, 45, 46 - другий, третій і четвертий лічильники імпульсів, причому виходи першого 1, другого 2 і третього 3 датчиків струму з'єднані відповідно через перший 4, другий 5 і третій 6 компаратори з першими входами першого 7, другого 8 і третього 9 тригерів, виходи яких підключені відповідно до першого, другого І третього входів другого елемента АБО 13, а також відповідно до керуючих входів першого 10, другого 11 і третього 12 електронних ключів, виходи яких з'єднані між собою, та підключені до входів четвертого 14 і п'ятого 15 компараторів, а аналогові входи з'єднані відповідно з виходами першого 1, другого 2 і третього 3 датчиків струму, другі входи першого 7, другого 8 і третього 9 тригерів, а також другий вхід першого лічильника імпульсів 29 підключені до виходу першого елемента АБО 28, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока установки нуля 25, другий вхід підключений до виходу формувача імпульсів 26, а третій вхід з'єднаний з виходом елемента затримки сигналу 27, датчик комутації 23, вихід якого підключений до входу диференціюючого елемента 31 та першого входу другого елемента І 24, вихід якого з'єднаний зі входом формувача імпульсів 26 і з другим входом першого елемента І 22, до першого входу якого підключений вихід генератора імпульсів 21, а вихід з'єднаний з першим входом першого лічильника імпульсів 29 і з першими входами четвертого 36, шостого 38 і восьмого 40 елементів І, вихід диференціюючого елемента 31 підключений до перших входів третього 35, п'ятого 37 і сьомого 39 елементів І, другі входи яких з'єднані відповідно з виходами першого 32, другого 33 і третього 34 елементів НІ, входи яких в свою чергу підключені відповідно до виходів першого 7, другого 8 і третього 9 тригерів, виходи третього 35, п'ятого 37 і сьомого 39 елементів І з'єднані відповідно з першими входами третього 41, четвертого 42 і п'ятого 43 елементів АБО, другі входи яких підключені відповідно до виходів четвертого 36, шостого 38 і восьмого 40 елементів І, а виходи з'єднані відповідно зі входами другого 44, третього 45 і четвертого 46 ЛІЧИЛЬНИКІВ імпульсів, другі входи четвертого 36, шостого 38 і восьмого 40 елементів І підключені відповідно до виходів першого 7, другого 8 і третього 9 тригерів, вихід датчика тиску 16 з'єднаний зі входами шостого 17 і сьомого 18 компараторів, вхід елемента затримки Пристрій для контролю ресурсу повітряних висигналу 27 та другий вхід другого елемента І 24 соковольтних вимикачів пояснюється кресленням, підключені до виходу цифрового компаратора 30, на якому зображена його структурна схема. друга вхідна цифрова шина якого підключена до На схемі: 1, 2, 3 - перший, другий і третій датвихідної цифрової шини першого лічильника імпучики струму; 4, 5, 6 - перший, другий і третій комльсів 29, а перша вхідна цифрова шина з'єднана з паратори; 7, 8, 9 - перший, другий і третій тригери; 10, 11, 12 - перший, другий і третій електронні третій датчики струму, виходи яких з'єднані відповідно через перший, другий і третій компаратори з першими входами першого, другого і третього тригерів, виходи яких підключені відповідно до першого, другого і третього входів другого елемента АБО, а також відповідно до керуючих входів першого, другого і третього електронних ключів, виходи яких з'єднані між собою та підключені до входів четвертого і п'ятого компараторів, а аналогові входи з'єднані відповідно з виходами першого, другого і третього датчиків струму, другі входи першого, другого і третього тригерів, а також другий вхід першого лічильника імпульсів підключені до виходу першого елемента АБО, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока установки нуля, другий вхід підключений до виходу формувача імпульсів, а третій вхід з'єднаний з виходом елемента затримки сигналу, датчик комутації, вихід якого підключений до входу диференціюючого елемента та першого входу другого елемента І, вихід якого з'єднаний зі входом формувача імпульсів і з другим входом першого елемента І, до першого входу якого підключений вихід генератора імпульсів, а вихід з'єднаний з першим входом першого лічильника імпульсів і з першими входами четвертого, шостого і восьмого елементів І, вихід диференціюючого елемента підключений до перших входів третього, п'ятого і сьомого елементів І, другі входи яких з'єднані відповідно з виходами першого, другого і третього елементів НІ, входи яких в свою чергу підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів, виходи третього, п'ятого і сьомого елементів І з'єднані відповідно з першими входами третього, четвертого і п'ятого елементів АБО, другі входи яких підключені відповідно до виходів четвертого, шостого і восьмого елементів І, а виходи з'єднані відповідно зі входами другого, третього і четвертого лічильників імпульсів, другі входи четвертого, шостого і восьмого елементів І підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів, вихід датчика тиску з'єднаний зі входами шостого і сьомого компараторів, вхід елемента затримки сигналу та другий вхід другого елемента І підключені до виходу цифрового компаратора, друга вхідна цифрова шина якого підключена до вихідної цифрової шини першого лічильника імпульсів, а перша вхідна цифрова шина з'єднана з вихідною цифровою шиною функціонального перетворювача введено регістр, причому, перший вхід регістра підключений до виходу другого елемента АБО, виходи четвертого, п'ятого, шостого і сьомого компараторів з'єднані відповідно з другим, третім, четвертим і п'ятим входами регістра, шостий вхід регістра підключений до виходу датчика комутації, вихід першого елемента АБО з'єднаний з сьомим входом регістра, вихідна цифрова шина регістра підключена до вхідної цифрової шини функціонального перетворювача. 8 11320 поступає на перший вхід регістра 19, на другий вихідною цифровою шиною функціонального певхід якого поступає сигнал логічної одиниці з виретворювача 20, перший вхід регістра 19 підклюходу четвертого компаратора 14. Якщо, напричений до виходу другого елемента АБО 13, виходи клад, значення тиску стисненого повітря в момент четвертого 14, п'ятого 15, шостого 17 і сьомого 18 виникнення короткого замикання таке, що від вихікомпараторів з'єднані відповідно з другим, третім, дного сигналу датчика тиску 16 спрацьовує тільки четвертим і п'ятим входами регістра 19, шостий шостий компаратор 17, який має менший поріг вхід регістра 19 підключений до виходу датчика спрацювання, то сигнал логічної одиниці з виходу комутації 23, вихід першого елемента АБО 28 датчика тиску 16 через шостий компаратор 17 поз'єднаний з сьомим входом регістра 19, вихідна ступає на четвертий вхід регістра 19. При цьому на цифрова шина регістра 19 підключена до вхідної виході регістра 19 з'являється цифровий код, який цифрової' шини функціонального перетворювача відповідає комбінації вхідних сигналів. Цифровий 20. код з виходу регістра 19 подається на вхідну цифЗапропонований пристрій працює так. При порову шину функціонального перетворювача 20. дачі напруги живлення блок установки нуля 25 При цьому на його вихідній цифровій шині встанокоротким імпульсом через елемент АБО 28 вставлюється цифровий код, який відповідає поточним новлює в нульове положення перший 7, другий 8, значенням струму і тиску стисненого повітря. третій 9 тригери, а також обнуляє регістр 19 та перший лічильник імпульсів 29. Оскільки цифровий код на виході першого лічильника імпульсів 29 має нульове значення, то на Якщо діагностуємий трифазний вимикач відвиході цифрового компаратора ЗО встановлюється ключає коло зі струмом, значення якого менше сигнал логічної одиниці. порога спрацьовування першого 4, другого 5 і третього 6 компараторів, то при цьому спрацьовує В момент відключення вимикача спрацьовує датчик комутації 23 і сигнал логічної' одиниці подадатчик комутації 23, блокує регістр 19, фіксуючи в ється на вхід диференціюючого елемента 31, з ньому останню комбінацію вхідних сигналів, сигвиходу якого короткий імпульс надходить у другий нал логічної одиниці з виходу якого подається на 44, третій 45 і четвертий 46 лічильники імпульсів перший вхід другого елемента І 24, з виходу якого відповідно через третій 35, п'ятий 37 і сьомий 39 сигнал логічної одиниці подається на другий вхід елементи І. На других входах третього 35, п'ятого першого елемента І 22, внаслідок чого послідов37 і сьомого 39 елементів І в цей час присутні сигність імпульсів з виходу генератора імпульсів 21 нали логічної одиниці, оскільки на входи першого надходить в перший лічильник імпульсів 29 і через 32, другого 33 і третього 34 елементів НІ, підключетвертий елемент І 36 та елемент АБО 41 в дручених до цих елементів, подаються сигнали логічгий лічильник імпульсів 44 фази А. Одночасно в ного нуля з виходів першого 7, другого 8 і третього лічильник імпульсів 45 і 46 надходить по одному 9 тригерів. При цьому значення кодів, записаних в імпульсу з виходу диференціюючого елемента 31, другому 44, третьому 45 і четвертому 46 лічильнищо свідчить про спрацьовування комутаційного ках імпульсів, збільшуються на одиницю, тим саресурсу полюсами фаз В і С при значенні струму, мим фіксуючи спрацьовування робочого ресурсу яке не перевищує номінальний робочий струм покожного полюса трифазного вимикача. вітряного високовольтного вимикача. Збільшення значення коду в другому лічильнику імпульсів 44 В процесі експлуатації трифазних вимикачів в проходить до тих пір, поки цифровий код на виході електричній мережі виникають одно-, двох- і трипершого лічильника імпульсів 29 не зрівняється з фазні короткі замикання. Пристрій у різних ситуацифровим кодом на виході функціонального переціях працює таким чином. Якщо виникає однофазтворювача 20. При цьому на виході цифрового не коротке замикання, наприклад у фазі А, компаратора ЗО встановлюється сигнал логічного (вважаємо, що датчик струму 1 встановлений у нуля, який поступає через другий вхід другого фазі А, датчик струму 2 - у фазі В, датчик струму З елемента І 24 на другий вхід першого елемента І - у фазі С), що відключається вимикачем, то на 22, припиняючи подачу імпульсів з виходу генеравиході першого датчика струму 1 з'являється натора імпульсів 21 в перший лічильник імпульсів 29. пруга, що відповідає первинному струму. Оскільки Також сигнал логічного нуля поступає на вхід фоперший 4, другий 5 і третій 6 компаратори спрармувача сигналу 26 та через перший елемент АБО цьовують при однакових рівнях сигналу і їх уставка відповідає нижньому порогові спрацьовування пристрою, то при короткому замиканні у фазі А (при цьому рівень первинного струму перевищує уставку спрацьовування) спрацьовує перший компаратор 4, що встановлює в одиничний стан перший тригер 7, який в свою чергу подає сигнал логічної одиниці на вхід другого елемента АБО 13 і на керуючий вхід першого електронного ключа 10 та відкриває його. При цьому сигнал з виходу першого датчика струму 1 надходить на входи четвертого 14 і п'ятого 15 компараторів І в залежності від значення первинного струму спрацьовує визначена їхня кількість. Припустимо, що спрацювали перший 4 і четвертий 14 компаратори. Тоді спрацьовує перший тригер 7, з виходу якого сигнал логічної одиниці через другий елемент АБО 13 28 поступає на другі входи першого 7, другого 8, третього 9 тригерів, першого лічильника імпульсів 29 і на сьомий вхід регістра 19, обнуляючи їх. На цьому цикл роботи пристрою закінчується. В залежності від числа компараторів, що спрацювали, певна кількість імпульсів заноситься в другий 44, третій 45 і четвертий 46 лічильники імпульсів. При цьому дотримується визначена залежність між значенням струму, що відключається, і числом імпульсів, які надійшли в лічильники, що показує як витрачається ресурс вимикача в залежності від різних значень комутованого струму у перерахуванні на номінальний робочий струм вимикача. Якщо в електричній мережі виникає однофазне коротке замикання в інших фазах або виникає 11320 двох- чи трифазне коротке замикання, то алгоритм роботи пристрою залишається незмінним, а змінюється лише комбінація в спрацьовуваннях першого 7, другого 8 і третього 9 тригерів і, в залежності від виду короткого замикання, послідовності імпульсів заносяться у відповідні лічильники імпульсів. Для захисту від короткочасних кидків струму по різним причинам в електричних мережах (наприклад, при подвійних замиканнях чи замиканнях при селективній дії захистів) в пристрої передбачений елемент затримки сигналу 27, робота якого пояснюється так. При короткочасних кидках струму в залежності від рівня струму спрацьовують відповідні тригери, на виході цифрового компаратора ЗО встановлюється сигнал логічної одиниці, який запускає елемент затримки сигналу 27. Якщо через визначений час (що залежить від зовнішніх умов, часу дії релейного захисту, але не менше часу найбільшого циклу роботи пристрою) не спрацює датчик комутації 23, що призводить до завершення циклу роботи пристрою, то на виході елемента затримки сигналу 27 з'являється сигнал логічної одиниці, яким через логічний елемент АБО 28 обнуляються всі тригери та регістр 19. Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко 10 Для коректної роботи пристрою необхідно постійну часу диференціюючого елемента 31 вибирати меншою періоду проходження імпульсів генератора імпульсів 21. Кількість розрядів першого 29, другого 44, третього 45 І четвертого 46 лічильників імпульсів, а також кількість компараторів, що фіксують значення комутованого струму та тиску стисненого повітря, вибирається в залежності від діапазону вимірюваного струму та тиску і від необхідного ступеня точності визначення витраченого вимикачем ресурсу. Функціональний перетворювач 20 можна реалізувати на мікросхемі постійного запам'ятовуючого пристрою, в якій записані в кожній із декількох областей пам'яті коди, кожен із яких відповідає певному коефіцієнту перерахунку спрацювання робочого ресурсу вимикача в залежності від будьякого із можливих значень струму, комутованого вимикачем, при певному значенні тиску стисненого повітря. Вибір тієї чи іншої області пам'яті здійснюється в залежності від того, який код, що відповідає значенню тиску стисненого повітря, подається з компараторів 17 і 18 на четвертий і п'ятий входи регістра 19. Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки Украґни Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м. Киш - 42, 01601