Пристрій для контролю функціональної надійності силових комутаційних пристроїв

1 Устройство для контроля функциональной надежности силовы х коммутационных устройств, содержащее обрабатывающий данные микропро цессорный блок, состоящий из микропроцессора с устройством управления микропроцессором и ориентированным на процессор запоминающим устройством, а также устройство определения то ка для распозна вания и преобразо вания номи нального тока силового коммутационного устрой ства и распознавания и преобразования тока дви гателя, осуществляющего привод подвижной час ти силового коммутационного устройства, а также устройство для определения тока с преобразова телем тока для со гла со вания си гнало в, отли чающееся тем, что микропроцессорный блок со единен с устройством распознавания направления движения по угловым имп ульсам, осуще ствляю щим преобразование движения подвижной части соответствующего силового коммутационного уст ройства в обрабатываемые микропроцессором данные, после устройства для определения тока подключены преобразователь тока в напряжение и фильтр напряжения помех, микропроцессорный блок соединен с определяющим температур у ок ружающей среды в силовом коммутационном уст ройстве сенсорным устройством, вы ход которого через фильтр и аналого-ци фровой преобразова тель соединен с микропроцессорным блоком, микропроцессорный блок соединен с распознаю щим переключательные функции соответствую щего силового коммутационного устройства ци ф ровым вводным устройством, вы ходы которого через дополнительный фильтр и формирователь НАДІЙНОСТІ СИЛОВИХ КОМУТАЦІЙНИХ импульсов соединены с микропроцессорным блоком, микропроцессорный блок соединен с принимающим входные управляющие сигналы, преобразователем интерфейса 2 Устрой ство для контро ля функциональной на дежности силовых коммутационных устройств по п 1, отличающееся тем, что ориентированное на процессор запоминающее устройство снабжено областью памяти, которая представлена памятью с произвольной выборкой и стираемым програм мируемым постоянным устройством, и что ориен тированное на процессор запоминающее устрой ство сое динено с микропроцессором через уст ройство многоканальной передачи данных 3 Устрой ство для контро ля функциональной на дежности силовых коммутационных устройств по п 2, отл ичающееся тем, что стираемое програм мируемое запоминающее устройство содержит область быстрой выборки , выпо лненн ую с воз можностью восприятия операций записи и стира ния п утем быстры х опер аций записи микропро цессорного блока, состояние которой может быть записано во встроенном в ней регистре состояния и также быть вызванным во время операций запи си и стирания 4 Устрой ство для контро ля функциональной на дежности силовых коммутационных устройств по п 1, отличающееся тем, что устройство управле ния микропроцессором содержит детектор напря жения, выполненный с возможностью передачи в микропроцессорный блок сигнала пропадания на пряжения сети при напряжении питания микро процессорного блока ниже минимально допусти мого 5 Устрой ство для контро ля функциональной на дежности силовых коммутационных устройств по одному из пре дыдущи х п унктов от 1 до 4, отл и чающееся тем, что микропроцессорный блок вы полнен в виде многослойной стр уктуры на печат ной плате с поверхностным монтажом элементов, причем к микропроцессорному блок у подведены выполненные с возможностью электромагнитного экранирования соединительные провода, число которых соответствуе т числу ре гистрир уемых функциональных параметров О О) со о 5Г 28039 Изобретение относится к устройству для контроля функциональной надежности силовых коммутационных устройств, в частности, вакуумных силовых выключателей в распределительных устройствах среднего напряжения, состоящему из обрабатывающего данные микропроцессорного блока, содержащего микропроцессор, устройство управления микропроцессором и ориентированное на процессор запоминающее устройство, из устройства определения тока для распознавания и преобразования номинального тока силового коммутационного устройства и распознавания и преобразования тока двигателя, вызывающего привод подвижной части силового коммутационного устройства, а также из устройства определения тока с преобразователем тока для согласования сигналов. Программа проверки для определения обусловленных окружающей средой воздействий на вышеназванные силовые коммутационные устройства известна, например, из публикации "Developments in Design and Performance of EH V Switching Equipment", IEEE конференция, публикация номер 182, 1979, С 126-129. Согласно этой публикации, электрические проверки коммутируемой мощности производят с помощью синтетической контрольной схемы, а также ряда механических проверок, чтобы, например, в ходе определенного количества произведенных процессов коммутации среди прочего проверять коммутационную способность собственно коммутационных деталей, а также их переходное сопротивление и непосредственное окружение коммутационных деталей, как, например, соотношения давления газа. Кроме того, исследуют ме ханические нагрузки подвижных частей силовы х коммутационных устройств, чтобы, таким образом, в зависимости от часто ты переключения, иметь возможность депать выводы о существенных для надежности функционирования параметрах силовых коммутационных устройств. Из DE 41 31 828 известен способ для проверки механических функций подверженного воздействиям окружающей среды электрического коммутационного аппарата, которым, путем последовательных исследований, устанавливают и оценивают, например, колебания пружинных накопителей энергии, различные нагрузки за счет трения подшипников и тому подобные явления Целью этого известного способа я вляется возможность за счет определенных таким образом сравнительных данных делать выводы о состоянии и цели применения как раз актуально проверяемого силового коммутационного устройства. Так, например, с помощью обычного в электроте хнике датчика перемещения регистрируют угловую скорость приводного вала и при существующи х воздействиях окружающей среды путем вычислений определяют соответствующие значения энергии переключения. Когда имеется достаточно сравнительных значений этих устройств переключения нагрузки из измерений и вычислений предварительно исследованных силовых коммутационных устройств такого же типа, путем сравнительного рассмотрения могут бы ть опре делены границы об ласти применения как раз актуально исследованного силового коммутационного устройства. Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство, известное из международной публикации WO 93 /2376Q (25.1193 , МКИ*: G01R 31/02, 31/32), служащее для контроля функциональной надежности силовых коммутационных устройств. Устройство содержит микропроцессорный блок для обработки данных, состоя щий, в основном, из микропроцессора с соответствующим устройством управления микропроцессором и предназначенного для работы с процессором запоминающего устройства Для распознавания и преобразования текущего значения номинального тока контролируемого силового коммутационного устройства, а также для распознавания и преобразования тока двигателя, осуществляющего привод подвижной части коммутационного устройства, устройство определения тока снабжено преобразователями тока С помощью этого устройства регистрируют различные параметры критических силовых коммутационных устройств с помощью соответствующих контрольных устройств и записывают в индивидуальные по контролируемым параметрам запоминающие устройства. Затем эти данные опрашивают вычислительным устройством, обрабатывают и сравнивают с имеющимися данными силовых коммутационных устройств, работающи х в некритических режимах. При значительных отклонениях в случае необходимости могут быть инициированы меры по техническому обслуживанию или даже полное отключение. Недостатком этого известного устройства является неполный учет факторов, влияющи х на работоспособность коммутационного устройства В основу настоящего изобретения положена задача значительного расширения функциональных возможностей устройства для контроля функциональной надежности силовых коммутационных устройств п утем введения дополнительных устройств обработки первичных сигналов и введения в микропроцессорный бпок дополнительных запоминающих устройств и преобразователя интерфейса и привлечения, таким образом, к имеющимся в нормальном состоянии чисто механическим параметрам по возможности все х важных влияющи х факторов для оценки функциональной надежности подобных силовых коммутационных устройств. Согласно изобретению, это достигается следующими признаками: микропроцессорный блок соединен с устройством распознавания направления движения по угловым импульсам, осуществляющим преобразование движения подвижной части соответствующего силового коммутационного устройства в обрабатываемые микропроцессором данные, после устройства для определения тока подключены преобразователь тока в напряжение и фильтр напряжения помех, микропроцессорный блок соединен с определяющим температур у окружающей среды в силовом коммутационном устройстве сенсорным устройством, вы ход которого через фильтр и аналого-цифровой преобразователь соединен с микропроцессорным блоком, микропро 28039 цессорный блок соединен с распознающим переключательные функции соответствующего силового коммутационного устройства ци фровым вводным устройством, вы ходы которого через дополнительный фильтр и формирователь импульсов соединены с микропроцессорным блоком, микропроцессорный блок соединен с принимающим входные управляющие сигналы преобразователем интерфейса Путем использования таким образом определенного микропроцессорного блока в качестве устройства для контроля функционирования силовых коммутационных устройств можно непосредственно задавать все рабочие параметры в качестве не вычисленной информации данных и посредством подходящих механизмов соединения формировать данные, из которых путем соответствующи х ста тистических оценок можно сделать выводы о состоянии актуально исследуемого силового коммутационного устройства Важная составная часть этого соответствующе го изобретению устройства содержит устройство распознавания направления вращения по угловым импульсам, которым можно передавать к микропроцессору как величину и характеристику угла поворота приводного вала внутри определенных временных процессов, так и саму угловую скорость в качестве значения данных Одновременно в распоряжении микропроцессора с устройством определения тока имеется определение тока в двойном смысле. Вопервых, измеряется текущий через двигатель ток двигателя для завода пружинного привода и, вовторых, измеряется сформированный преобразователем тока ток катушки Собственно устройство определения тока состоит в основном из двух частей собственно преобразователя тока и узла согласования сигналов, содержащего фильтр для исключения появляющихся при некоторых обстоятельства х напряжений помех При этом сформированный преобразователем тока выходной сигнал пропорционален текущему номинальному току, так что , например, номинальный ток в 100 А в преобразователе может быть представлен переменным током в 100 мА Этот переменный ток известным образом преобразуют в обрабатываемое аналого-цифровым преобразователем микропроцессора напряжение, выпрямляют и фильтруют Кроме того, сенсорным устройством определяют температур у окружающей среды вн утри силового комм ута цион но го устро йства и также через фильтр и аналого-ци фровой преобразователь подводят к микропроцессору Цифровым устройством ввода в сервисной службе должны опрашиваться отдельные переключательные функции силовых коммутационных устройств, в частности , силовы х выключателей Для этого к соединенным в цепь силовым коммутационным устройствам прикладывают определенное измерительное напряжение и соответственно входные сигналы через дополнительный фильтр и включенный после него формирователь импульсов передают к микропроцессору Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения, по пункту 2 формулы изобретения предусмотрено, что - ориентированное на процессор запоминающее устройство снабжено областью памяти, кото рая представлена памятью с произвольной выборкой и стираемым программируемым постоянным устройством, - ориентированное на процессор запоминаю щее устройство соединено с микропроцессором через устройство многоканальной передачи дан ных Запоминающее устройство при этом конфигурировано таким образом, что нижняя адресная область расположена во внешнем запоминающем устройстве с произвольной выборкой, чтобы, например, можно было пользоваться быстрой передачей данных при фотоэлектрическом получении осциллограмм Кроме того, обусловленный инициализацией обмен данных между программируемым постоянным запоминающим устройством и запоминающим устройством с произвольной выборкой осуществляется под управлением бпокэ многоканальной передачи данных Согласно другой предпочтительной форме выполнения изобретения, по пункту 3 формулы изобретения предусмотрено, что - стираемое программируемое запоминающее устройство содержит область быстрой выборки, выполненную с возможностью восприятия опера ций записи и стирания п утем быстры х операций записи микропроцессорного бпока, состояние ко торой может быть записано во встроенном в ней регистре состояния и также бы ть вызванным во время операций записи и стирания Таким образом, микропроцессор может устанавливать прохождения и результаты инициированных операций путем простых обращений считывания к регистру состояния Для возможности обеспечения полной программируемое™ пользователем, можно было бы также целиком заменить постоянное запоминающее устройство на запоминающее устройство с быстрой выборкой. Конечно, использование программируемых логических модулей в центральной области микропроцессора с целью свободного конфигурирования требует в повышенной степени уче та эксплуатационной надежности, причем, в частности, также временное поведение программируемых запоминающих устройств должно быть согласовано друг с др угом Другая предпочтительная форма выполнения изобретения по пункту 4 формулы изобретения предусматривает, что - устройство управления микропроцессором содержит детектор напряжения, выполненный с возможностью передачи в микропроцессорный блок сигн ала пропадания напряжения се ти при напряжении питания микропроцессорного блока ниже минимально допустимого Таким образом, обеспечено, что устройство в случае недопустимых колебаний напряжения отключается с помощью сигнала аварии, и, таким образом, никакие ошибочные данные не могут быть привлечены для контроля функциональной надежности Другая предпочтительная форма выполнения изобретения по пункту 5 формулы изобретения предусматривает, что - микропроцессорный блок выполнен в виде многослойной стр уктуры на печатной плате с по 28039 верхностным монтажом элементов, причем к микропроцессорному блоку подведены выполненные с возможностью электромагнитного экранирования соединительные провода, число которых соответствует числу регистрируемых функциональных параметров. С этим расположением устройство для контроля функциональной надежности силовых коммутационных устройств можно простым образом соединять с контролируемыми силовыми коммутационными устройствами и без каких-либо трудностей определять необходимые для оценки данные Изобретение поясняется ниже более подробно на примере выполнения с использованием иллюстрации, на которой отдельные, связанные друг с другом функциональные модули устройства для контроля функциональной надежности силовых коммутационных устройств изображены для лучшей наглядности только условно Устройство для контроля функциональной надежности силовых коммутационных устройств содержит обрабатывающий данные микропроцессорный блок 1, который, в основном, состоит из микропроцессора 2 с соответствующим устройством 3 управления микропроцессором и ориентированным на процессор запоминающим устройством 4 К микропроцессору 2 с помощью устройства 5 распознавания направления вращения по угловым импульсам передают движение подвижной части соответствующего силового коммутационного устройства в форме пригодных для обработки микропроцессором данных Далее микропроцессорный блок 1 соединен с устройством 6 определения тока, которое служит для распознавания и преобразования номинального тока силового коммутационного устройства в ток катушки 7 и распознавания и преобразования тока двигателя 8, осуществляюще го привод подвижной части силовых коммутационных устройств Устройство б определения тока содержит дополнительно преобразователь 9 тока в напряжение (IMJ), который во взаимодействии с фильтром 10 напряжения помех передает данные направления вращения углового импульса непосредственно на микропроцессор 2 Кроме того, к микропроцессорному блоку 1 сенсорным устройством 11, определяющим температур у окружающей среды в силовом коммутационном устройстве, передают выходные сигналы, которые также через фильтр 12 и аналогово-цифровой преобразователь 13 передают к микропроцессору 2. Не представленным более подробно цифровым устройством 14 ввода, которым распознают переключательные функции соответствующе го силового коммутационного устройства, сигналы на его входах 15-17 также направляют через фильтр 18, чтобы затем иметь возможность также передавать их к микропроцессору 2 после обработки формирователем 19 импульсов Преобразователем 20 интерфейса соответствующие входные сигналы для управления микропроцессорного блока 1 могут быть подведены непосредственно к микропроцессору 2 Ориентированное на процессор запоминающее устройство 4 микропроцессорного блока 1 представлено как запоминающим устройством 21 с произвольной выборкой (RAM), так и стираемым программируемым постоянным запоминающим устройством 22 (EPROM), причем целевое управление обменом данными между запоминающим устройством 4 и микропроцессоромпроизводится с помощью блока 23 многоканальной передачи данных. Как можно видеть и,з примера выполнения, стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство 22 (EPROM) содержит область 24 быстрой выборки (Flash-EPROM), чтобы таким образом сделать возможными операции записи и стирания, обусловленные быстрыми операциями записи при производстве осциллограмм. Устройство 3 управления микропроцессором содержит, кроме того, не представленный детектор напряжения, который при отклонении вниз от минимально допустимого питающего напряжения через блок 25 питания формирует сигнал пропадания напряжения сети, который ведет к прерыванию определения данных при контроле функциональной надежности силовых коммутационных устройств. Комплектное устройство выполнено в технике многослойных схем и расположено на печатной плате с поверхностным монтажом элементов, которая при необходимости может также находиться вне подлежащих диагностике силовых коммутационных устройств Определенные соответствующими сенсорами внутри силовых коммутационных устройств данные подводят через электромагнитно экранируемые линии электрических соединителей непосредственно к печатной плате с поверхностным монтажом элементов Непосредственно определяемые и зафиксированные в осциллограммах величины, как, например, токи двигателя, запуска и короткого замыкания, рабочие напряжения, а также изменения угла вращения в данных величин и скоростях при соответствующи х изменениях температуры, все без исключения служат для характеристики исследуемого силового коммутационного устройства, так что имеют место надежные высказывания о его моторных и переключательных функциях Индивидуальные значения силовых коммутационных устройств могут то гда при необходимости быть подвергнуты скомпенсированной по температуре, по напряжению и/или по времени классификации, так что при соответственно большом количестве сравнительных данных определенного вида типов установок могут определяться ширины полос рассеяния определенных отдельных признаков Тем самым, являются возможными высказывания о готовности подобных силовых коммутационных устройств в фактическом состоянии и могут быть на месте привлечены как для вывода, так и ввода в эксплуатацию силовых коммутационных устройств. В этой связи является возможным использование подобных устройств в качестве постоянной составной части полностью смонтированного силового коммутационного устройства и документирование периодической записью изменений состояния на протяжении определенного промежутка времени своего рода рабочего протокола, который, например, может быть использован в службе сервиса для целей технического обслуживания. Путем по дходя щей оценки и пре вра щения эти х 28039 данных случаи необходимости технического обслуживания могут передаваться непосредственно на ответственные за это оперативные пункты управления С помощью этих устройств, кроме того, могут делаться высказываний и прогнозы о будущем поведении силового коммутационного устройства , в Фиг. результате чего значительно повышается надежность его эксплуатации С другой стороны, с использованием этого устройства для случая, что установки работают надежно, достигается значительное увеличение интервалов технического обслуживания и, тем самым, превентивное ограничение повреждений 28039 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписаного друкує/ 05 2001 р Формат 60x84 1/8 Обсяг 0. $ ^обл -вид арк Тираж 50 прим Зам 3& УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 {044)268-25-22