Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів

Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів, що містить датчик стр уму, входи першого, другого і третього компараторів з’єднані між собою, 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 другими входами першого і другого елементів І, вихід 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 2 (19) 1 3 28897 Корисна модель відноситься до області електротехніки і може бути використаною для вимірювання комутаційного ресурсу високовольтних вимикачів. Відомий пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів [Патент №8515 (Україна), М. кл. G07С3/10, бюл. №8, 2005], що містить датчик струму, вихід якого з’єднаний зі входами першого, другого і третього компараторів, ви хід 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 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 до першої вхідної цифрової шини другого цифрового компаратора, друга вхідна цифрова шина якого з’єднана з вихідною цифровою шиною першого лічильника імпульсів, а вихід підключений до другого входу четвертого елемента І, вихід датчика початку комутації з’єднаний зі входом елемента НІ, вихід якого підключений до третіх входів першого і другого елементів І, ви хід третього елемента І з’єднаний зі входом другого лічильника імпульсів. Головним недоліком даного пристрою є невисока точність вимірювання аварійних стр умів за рахунок того, що датчик струму, в якості якого використовується трансформатор струму, має нелінійну характеристику із-за насичення магнітопровода при вимірюванні струмів короткого замикання. За прототип обрано пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів [Патент №16586 (Україна), М. кл. G07С3/10, бюл. №8, 2006], 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 4 виходом четвертого елемента І, 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 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 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 четвертого елемента І, ви хід датчика початку комутації з’єднаний зі входом елемента НІ, вихід якого підключений до третіх входів першого і другого елементів І, ви хід третього елемента І з’єднаний зі входом другого лічильника імпульсів, друга вхідна цифрова шина другого цифрового компаратора підключена до вихідної цифрової шини цифрового комутатора, перша вхідна цифрова шина якого з’єднана з вихідною цифровою шиною другого функціонального перетворювача, а друга вхідна цифрова шина та вхідна цифрова шина другого функціонального перетворювача підключені до вихідної цифрової шини першого лічильника імпульсів, вихід датчика початку комутації через диференціюючий елемент з’єднаний зі входом четвертого лічильника імпульсів, вихід елемента НІ підключений до входу одновібратора, вихід якого з’єднаний з керуючим входом цифрового комутатора. Головним недоліком даного пристрою є низька точність роботи через те, що трансформатор струму, який використовується як датчик струму, має нелінійну характеристику із-за насичення магнітопровода при вимірюванні струмів короткого замикання. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для контролю ресурсу комутаційних апаратів, в якому за рахунок введення нових блоків та зв’язків між ними з’являється можливість знаходити лінійну залежність між вхідним і вихідним сигналами датчика струму при вимірюванні струмів короткого замикання в електричній мережі, що дозволяє підвищити точність роботи пристрою. Поставлена задача досягається тим, що в пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів, що містить датчик стр уму, входи першого, другого і третього компараторів з’єднані між собою, вихід датчика початку комутації 5 28897 6 підключений до першого входу четвертого входами першого і другого елементів ВИКЛЮЧНЕ елемента І, перший вхід першого лічильника АБО, перші входи яких відповідно підключені до імпульсів з’єднаний з виходом третього елемента виходів четвертого і п’ятого компараторів, а І, перший вхід якого підключений до виходу виходи з’єднані з керуючими входами першого і генератора імпульсів, а другий вхід і вхід другого електронних ключів відповідно. формувача сигналу з’єднані з виходом четвертого Пристрій для контролю ресурсу комутаційних елемента І, вихід блока установки нуля апаратів пояснюється кресленням, на якому підключений до першого входу елемента АБО, зображена його структурна схема. другий вхід якого з’єднаний з виходом формувача На схемі: 1 - датчик струму; 2, 3, 4 - четвертий, сигналу, а вихід підключений до другого входу п’ятий і шостий компаратори; 5, 6 - перший і першого лічильника імпульсів, виходи першого, другий елементи ВИКЛЮЧНЕ АБО; 7, 8 - перший і другого і третього компараторів з’єднані відповідно другий масштабуючі підсилювачі; 9, 10, 11 з першими входами першого, другого і третього перший, другий і третій електронні ключі; 12, 13, оптронів, другі входи яких підключені до виходу 14 - перший, другий і третій компаратори; 15, 16, джерела опорної напруги, виходи першого, 17 - перший, другий і третій оптрони; 18 - джерело другого і третього оптронів з’єднані відповідно з опорної напруги; 19 - перший функціональний першим, другим і третім входами першого перетворювач; 20 - генератор імпульсів; 21, 22 функціонального перетворювача, вихідна цифрова перший і другий елементи І; 23 - третій лічильник шина якого підключена до першої вхідної імпульсів; 24 - перший цифровий компаратор; 25 цифрової шини першого цифрового компаратора, елемент НІ; 26 - диференціюючий елемент; 27 перший і другий виходи якого з’єднані відповідно з четвертий лічильник імпульсів; 28 - третій елемент другими входами першого і другого елементів І, І; 29 - другий лічильник імпульсів; 30 - датчик вихід генератора імпульсів підключений до перших початку комутації; 31 - четвертий елемент І; 32 входів першого і другого елементів І, виходи яких блок установки нуля; 33 - формувач імпульсів; 34 з’єднані відповідно з першим і другим входами елемент АБО; 35 - перший лічильник імпульсів; 36 третього лічильника імпульсів, вихідна цифрова - одновібратор; 37 - другий функціональний шина якого підключена до другої вхідної цифрової перетворювач; 38 - цифровий комутатор; 39 шини першого цифрового компаратора та з’єднана другий цифровий компаратор, причому входи з першою вхідною цифровою шиною другого першого 12, другого 13 і третього 14 компараторів цифрового компаратора, вихід якого підключений з’єднані між собою, вихід датчика початку до другого входу четвертого елемента І, ви хід комутації 30 підключений до першого входу датчика початку комутації з’єднаний зі входом четвертого елемента I 31, перший вхід першого елемента НІ, вихід якого підключений до третіх лічильника імпульсів 35 з’єднаний з виходом входів першого і другого елементів І, ви хід третього елемента І 28, перший вхід якого третього елемента І з’єднаний зі входом другого підключений до виходу генератора імпульсів 20, а лічильника імпульсів, друга вхідна цифрова шина другий вхід і вхід формувача сигналу 33 з’єднані з другого цифрового компаратора підключена до виходом четвертого елемента 131, вихід блока вихідної цифрової шини цифрового комутатора, установки нуля 32 підключений до першого входу перша вхідна цифрова шина якого з’єднана з елемента АБО 34, другий вхід якого з’єднаний з вихідною цифровою шиною другого виходом формувача сигналу 33, а ви хід функціонального перетворювача, а друга вхідна підключений до другого входу першого лічильника цифрова шина та вхідна цифрова шина другого імпульсів 35, виходи першого 12, другого 13 і функціонального перетворювача підключені до третього 14 компараторів з’єднані відповідно з вихідної цифрової шини першого лічильника першими входами першого 15, другого 16 і імпульсів, вихід датчика початку комутації через третього 17 оптронів, другі входи яких підключені диференціюючий елемент з’єднаний зі входом до виходу джерела опорної напруги 18, виходи четвертого лічильника імпульсів, вихід елемента першого 15, другого 16 і третього 17 оптронів HI підключений до входу одновібратора, вихід з’єднані відповідно з першим, другим і третім якого з’єднаний з керуючим входом цифрового входами першого функціонального перетворювача комутатора, введено четвертий, п’ятий і шостий 19, вихідна цифрова шина якого підключена до компаратори, перший і другий елементи першої вхідної цифрової шини першого цифрового ВИКЛЮЧНЕ АБО, перший і другий масштабуючі компаратора 24, перший і другий виходи якого підсилювачі, перший, другий і третій електронні з’єднані відповідно з другими входами першого 21 ключі, причому вихід шостого компаратора і другого 22 елементів І, ви хід генератора підключений до керуючого входу третього імпульсів 20 підключений до перших входів електронного ключа, вихід датчика струму першого 21 і другого 22 елементів І, виходи яких з’єднаний зі входами четвертого, п’ятого і шостого з’єднані відповідно з першим і другим входами компараторів, а також з аналоговим входом третього лічильника імпульсів 23, вихідна цифрова першого електронного ключа, вихід якого, а також шина якого підключена до другої вхідної цифрової виходи другого і третього електронних ключів шини першого цифрового компаратора 24 та підключені до входу першого компаратора, вихід з’єднана з першою вхідною цифровою шиною датчика струму з’єднаний зі входами першого і другого ци фрового компаратора 39, вихід якого другого масштабуючи х підсилювачів, ви ходи яких підключений до другого входу четвертого підключені до аналогових входів другого і третього елемента І 31, вихід датчика початку комутації 30 електронних ключів, ви ходи п’ятого і шостого з’єднаний зі входом елемента НІ 25, вихід якого компараторів з’єднані відповідно з другими підключений до третіх входів першого 21 і другого 7 28897 8 22 елементів І, ви хід третього елемента І 28 виході першого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 5 з’єднаний зі входом другого лічильника імпульсів встановлюється сигнал логічного нуля, а на виході 29, друга вхідна цифрова шина другого цифрового другого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 6 - сигнал компаратора 39 підключена до вихідної цифрової логічної одиниці, який відкриває другий шини цифрового комутатора 38, перша вхідна електронний ключ 10. Значення напруги, цифрова шина якого з’єднана з вихідною пропорційної струму, яке поступає на вхід першого цифровою шиною другого функціонального масштабуючого підсилювача 7, на цій ділянці перетворювача 37, а друга вхідна цифрова шина множиться на коефіцієнт, що дозволяє отримати та вхідна цифрова шина другого функціонального лінійну залежність між вхідним і вихідним перетворювача 37 підключені до вихідної сигналами датчика струму 1 на вибраній ділянці цифрової шини першого лічильника імпульсів 35, нелінійної характеристики перетворення. Далі вихід датчика початку комутації 30 через нове значення сигналу через другий електронний диференціюючий елемент 26 з’єднаний зі входом ключ 10 поступає на входи першого 12, другого 13 четвертого лічильника імпульсів 27, вихід і третього 14 компараторів. елемента НІ 25 підключений до входу Якщо напруга з виходу датчика струму 1 одновібратора 36, вихід якого з’єднаний з приймає ще більше значення, то перший 9 і другий керуючим входом цифрового комутатора 38, вихід 10 електронні ключі закриваються, а третій шостого компаратора 4 підключений до керуючого електронний ключ 11 відкривається. При цьому входу третього електронного ключа 11, вихід значення сигналу множиться на інший коефіцієнт, датчика струму 1 з’єднаний зі входами четвертого в результаті чого на третій ділянці кривої 2, п’ятого 3 і шостого 4 компараторів, а також з намагнічування вхідний і вихідний сигнали датчика аналоговим входом першого електронного ключа струму 1 мають лінійну залежність. 9, ви хід якого, а також виходи другого 10 і третього В подальшому під величиною напруги, що 11 електронних ключів підключені до входу відповідає струму на ви ході датчика струму 1, першого 12 компаратора, вихід датчика струму 1 будемо розуміти сигнал, який отримується на з’єднаний зі входами першого 7 і другого 8 виході електронних ключів 9-11. масштабуючи х підсилювачів, виходи яких Якщо вимикач введений в роботу, то на виході підключені до аналогових входів другого 10 і датчика струму 1 з’являється напруга, пропорційна третього 11 електронних ключів, виходи п’ятого 3 і струму, що протікає в вимикачі, яка подається на шостого 4 компараторів з’єднані відповідно з входи першого 12, другого 13 і третього 14 другими входами першого 5 і другого 6 елементів компараторів, які мають різні пороги спрацювання. ВИКЛЮЧНЕ АБО, перші входи яких відповідно Сигнали, які з’являються на виходах першого 12, підключені до виходів четвертого 2 і п’ятого 3 другого 13 і третього 14 компараторів через компараторів, а ви ходи з’єднані з керуючими перший 15, другий 16 і третій 17 оптрони входами першого 9 і другого 10 електронних відповідно поступають на входи першого ключів відповідно. функціонального перетворювача 19, на виході Запропонований пристрій працює так. При якого з’являється цифровий код, що відповідає подачі напруги живлення на схему блок установки величині струму, який протікає в вимикачі. нуля 32 коротким імпульсом через елемент АБО Цифровий код з виходу першого функціонального 34 встановлює у нульове положення перший перетворювача 19 поступає на першу вхідну лічильник імпульсів 35. Одночасно генератор цифрову шину першого цифрового компаратора імпульсів 20 починає виробляти послідовність 24, на другу вхідн у цифрову шину якого поступає імпульсів. код з виходу третього лічильника імпульсів 23. Зазначимо, що в якості датчика струму 1 В залежності від значення струму цифровий використовується трансформатор струму, код на виході першого функціонального вихідний сигнал якого має нелінійну залежність від перетворювача 19 змінює своє значення. його вхідного сигналу. Для лінеаризації цього Якщо цифровий код на першому вході сигналу використовуються блоки 2-11, в яких першого цифрового компаратора 24 більший ніж кусково-лінійна лінеаризація здійснюється по на другому, то на першому ви ході з’являється трьом ділянкам кривої намагнічування. сигнал логічної одиниці, який поступає на другий Коли напруга з виходу да тчика струму 1 вхід першого елемента І 21, на третій вхід якого досягає значення, пропорційного номінальному поступає сигнал логічної одиниці з виходу датчика робочому стр уму, спрацьовує четвертий початку комутації 30 через елемент НІ 25. При компаратор 2, що відповідає першій ділянці, з цьому перший елемент I 21 відкривається і виходу якого сигнал логічної одиниці поступає на дозволяє проходження імпульсів, від генератора перший вхід першого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО імпульсів 20, на перший вхід третього лічильника 5. При цьому на його виході формується сигнал імпульсів 23, цифровий код на виході якого логічної одиниці, який подається на керуючий вхід збільшується. Цифровий код на виході третього першого електронного ключа 9, тим самим лічильника імпульсів 23 збільшується до тих пір, відкриваючи його і дозволяючи проходження поки цифрові коди на першій і другій вхідних сигналу з виходу датчика струму 1 на входи цифрових шинах першого цифрового компаратора першого 12, другого 13 і третього 14 компараторів. 24 не зрівняються. При цьому на обох виходах Якщо напруга, що пропорційна струму, першого цифрового компаратора 24 з’являються зростає далі, то спрацьовують четвертий 2 і п’ятий сигнали логічного нуля і перший елемент I 21 3 компаратори, що відповідає другій ділянці закривається. характеристики датчика струму 1. При цьому на 9 28897 10 Якщо цифровий код на першому вході який в свою чергу вихідним сигналом логічної першого цифрового компаратора 24 менший ніж одиниці, що подається на цифровий комутатор 38, на другому, то на другому ви ході з’являється підключає вихідну цифрову шину першого сигнал логічної одиниці, який поступає на другий лічильника імпульсів 35 до другого цифрового вхід др уго го елемента І 22, на третій вхід якого компаратора 39 через другий функціональний поступає сигнал логічної одиниці з виходу датчика перетворювач 37, в якому значення струму, що початку комутації 30 через елемент НІ 25. При встановлюється на виході першого лічильника цьому другий елемент І 22 відкривається і імпульсів 35 після вимкнення високовольтного дозволяє проходження імпульсів від генератора вимикача системою релейного захисту, множиться імпульсів 20, на другий вхід третього лічильника на коефіцієнт, яким враховується додаткове імпульсів 23, цифровий код на виході якого спрацювання ресурсу вимикача, що витрачається зменшується. Цифровий код на виході третього згідно ресурсних характеристик на ввімкнення. лічильника імпульсів 23 зменшується до тих пір, Таким чином, в пристрої в такому циклі роботи поки цифрові коди на першій і другій вхідних враховується спрацювання робочого ресурсу цифрових шинах першого цифрового компаратора вимикача по ресурсних характеристиках на 24 не зрівняються. При цьому на обох виходах вмикання і вимикання при ввімкненні останнього першого цифрового компаратора 24 з’являються на коротке замикання в електричній мережі. сигнали логічного нуля і другий елемент І 22 Тривалість роботи одновібратора 36 підібрана закривається. таким чином, щоб забезпечити після відключення Таким чином, в третьому лічильнику імпульсів вимикача надходження найбільшої можливої 23 здійснюється запам’ятовування цифрового кількості імпульсів в перший лічильник імпульсів коду, який відповідає величині струму, що протікає 35. в вимикачі. Кількість розрядів першого 35, другого 29 та У випадку, коли вимикач відключає коло, в третього 23 лічильників імпульсів, а також кількість якому він знаходиться, на виході датчика початку компараторів і оптронів, що фіксують значення комутації 30 з’являється сигнал логічної одиниці, комутованого струму, вибирається в залежності який через елемент НІ 25 поступає на треті входи від діапазону вимірюваного струму і від першого 21 і другого 22 елементів І, тим самим необхідного ступеня точності визначення встановлюючи на їх ви ходах сигнали логічного витраченого вимикачем ресурсу. нуля. Також сигнал логічної одиниці через Кількість розрядів четвертого лічильника диференціюючий елемент 26 у вигляді короткого імпульсів 27 вибирається в залежності від імпульсу поступає на вхід четвертого лічильника значення механічного ресурсу вимикача. імпульсів 27, що призводить до зменшення Для коректної роботи пристрою постійну часу записаного механічного ресурсу комутаційного диференціюючого елемента 26 необхідно вибрати апарата на одиницю. Сигнал логічної одиниці з меншою періоду чередування імпульсів виходу датчика початку комутації 30 через генератора імпульсів 20. четвертий елемент I 31 поступає на другий вхід Перший 19 і другий 37 функціональні третього елемента І 28 і відкриває його (з виходу перетворювачі можна реалізувати на мікросхемі другого цифрового компаратора 39 сигнал логічної постійного запам’ятовуючого пристрою, в якій одиниці поступає на другий вхід четвертого записані відповідні коди, причому в першому елемента I 31). При цьому з виходу генератора функціональному перетворювачі 19 записані коди, імпульсів 20 імпульси починають поступати на кожен із яких відповідає певному коефіцієнту входи першого 35 і другого 29 лічильників спрацювання робочого ресурсу вимикача в імпульсів, зменшуючи залишковий ресурс залежності від будь-якого із можливих значень вимикача. Кількість імпульсів, що поступають в струму, а в др угому функціональному другий лічильник імпульсів 29, показує як перетворювачі 37 записані коди, які відображають витрачається робочий ресурс вимикача в спрацювання ресурсу вимикача при його залежності від значення комутованого струму. включенні на коротке замикання в мережі. Імпульси з виходу генератора імпульсів 20 поступають до тих пір, поки цифрові коди на першій і другій вхідних ци фрових шинах другого цифрового компаратора 39 не зрівняються. В цей момент сигнал логічного нуля з виходу другого цифрового компаратора 39 через четвертий елемент І 31 поступає на вхід третього елемента І 28 та закриває його, а також на вхід формувача імпульсів 33, який коротким імпульсом через елемент АБО 34 обнуляє перший лічильник імпульсів 35 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 30 встановлюється сигнал логічного нуля, який проходить через елемент HI 25 і переднім фронтом запускає одновібратор 36, 11 28897 12