Пристрій для контролю ресурсу повітряних високовольтних вимикачів

Пристрій для контролю ресурсу повітряних високовольтних вимикачів, що містить датчик струму, входи першого, другого і третього компараторів з'єднані між собою, вихід датчика тиску підключений до входів четвертого і п'ятого компараторів, вихід генератора імпульсів з'єднаний з першим входом третього елемента І, другий вхід якого підключений до виходу датчика комутації, а третій вхід з'єднаний зі входом формувача імпульсів, вихід третього елемента І підключений до першого входу першого лічильника імпульсів, другий вхід якого з'єднаний з виходом елемента АБО, перший вхід якого підключений до виходу блока установки нуля, а другий вхід з'єднаний з виходом формувача імпульсів, ви ходи першого, другого, третього, четвертого і п'ятого компараторів підключені відповідно до першого, другого, третього, четвертого і п'ятого входів першого функціонального перетворювача, вихідна цифрова шина якого з'єднана з першою вхідною цифровою шиною першого цифрового компаратора, перший і другий виходи якого підключені відповідно до други х входів першого і другого елементів І, вихід генератора імпульсів з'єднаний з першими входами першого і другого елементів І, виходи яких підключені відповідно до першого і другого входів третього лічильника імпульсів, вихідна цифрова шина якого з'єднана з другою вхідною цифровою шиною першого цифрового компаратора та підключена до першої вхідної цифрової шини другого цифрового компаратора, вихід якого з'єднаний зі входом формувача імпульсів, вихід датчика комутації підключений до 2 (19) 1 3 29267 Корисна модель відноситься до області електротехніки і може бути використана для вимірювання комутаційного ресурсу повітряних високовольтних вимикачів. Відомий пристрій для контролю ресурсу повітряних високовольтних вимикачів [Патент №8516 (Україна), М. кл. G 07 С 3/10, бюл. №8, 2005], що містить датчик струму, вихід якого з'єднаний зі входами першого, другого і третього компараторів, вихід датчика тиску підключений до входів четвертого і п'ятого компараторів, вихід генератора імпульсів з'єднаний з першим входом третього елемента І, другий вхід якого підключений до виходу датчика комутації, а третій вхід з'єднаний зі входом формувача імпульсів, вихід третього елемента І підключений до першого входу першого лічильника імпульсів, другий вхід якого з'єднаний з виходом елемента АБО, перший вхід якого підключений до виходу блока установки нуля, а другий вхід з'єднаний з виходом формувача імпульсів, виходи першого, др угого, третього, четвертого і п'ятого компараторів підключені відповідно до першого, другого, третього, четвертого і п'ятого входів функціонального перетворювача, вихідна цифрова шина якого з'єднана з першою вхідною цифровою шиною першого цифрового компаратора, перший і другий виходи якого підключені відповідно до други х входів першого і другого елементів І, вихід генератора імпульсів з'єднаний з першими входами першого і другого елементів І, виходи яких підключені відповідно до першого і другого входів третього лічильника імпульсів, вихідна цифрова шина якого з'єднана з другою вхідною цифровою шиною першого цифрового компаратора та з першою вхідною цифровою шиною другого цифрового компаратора, друга вхідна цифрова шина якого підключена до вихідної цифрової шини першого лічильника імпульсів, а вихід з'єднаний зі входом формувача імпульсів, вихід датчика комутації підключений до входу елемента НІ, вихід якого з'єднаний з третіми входами першого і другого елементів І, ви хід третього елемента І підключений до входу 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. Як найближчий аналог обрано пристрій для контролю ресурсу повітряних високовольтних вимикачів [Патент №16577 (Україна), М. кл. G 07 С 3/10, бюл. №8, 2006], що містить датчик струму, вихід якого з'єднаний зі входами першого, другого і третього компараторів, вихід датчика тиску підключений до входів четвертого і п'ятого компараторів, вихід генератора імпульсів з'єднаний з першим входом третього елемента І, другий вхід якого підключений до виходу датчика комутації, а третій вхід з'єднаний зі входом формувача імпульсів, вихід третього елемента І підключений до першого входу першого 4 лічильника імпульсів, другий вхід якого з'єднаний з виходом елемента АБО, перший вхід якого підключений до виходу блока установки нуля, а другий вхід з'єднаний з виходом формувача імпульсів, ви ходи першого, другого, третього, четвертого і п'ятого компараторів підключені відповідно до першого, другого, третього, четвертого і п'ятого входів першого функціонального перетворювача, вихідна цифрова шина якого з'єднана з першою вхідною цифровою шиною першого цифрового компаратора, перший і другий виходи якого підключені відповідно до други х входів першого і другого елементів І, вихід генератора імпульсів з'єднаний з першими входами першого і другого елементів І, виходи яких підключені відповідно до першого і другого входів третього лічильника імпульсів, вихідна цифрова шина якого з'єднана з другою вхідною цифровою шиною першого цифрового компаратора та підключена до першої вхідної цифрової шини другого цифрового компаратора, вихід якого з'єднаний зі входом формувача імпульсів, вихід датчика комутації підключений до входу елемента НІ, вихід якого з'єднаний з третіми входами першого і другого елементів І, ви хід третього елемента І підключений до входу другого лічильника імпульсів, вихід датчика комутації з'єднаний з входом диференціюючого елемента, 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 диференціюючого елемента 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 повітряних високовольтних вимикачів, 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 повітряних високовольтних вимикачів, що містить датчик струму, входи першого, другого і третього компараторів з'єднані між собою, вихід датчика тиску підключений до входів четвертого і п'ятого компараторів, вихід генератора імпульсів з'єднаний з першим входом третього елемента І, 5 29267 6 другий вхід якого підключений до виходу датчика компаратора підключений до керуючого входу комутації, а третій вхід з'єднаний зі входом третього електронного ключа. формувача імпульсів, вихід третього елемента І Пристрій для контролю ресурсу повітряних підключений до першого входу першого високовольтних вимикачів пояснюється лічильника імпульсів, другий вхід якого з'єднаний з кресленням, на якому зображена його структурна виходом елемента АБО, перший вхід якого схема. підключений до виходу блока установки нуля, а На схемі: 1 - датчик струму; 2, 3, 4 - шостий, другий вхід з'єднаний з виходом формувача сьомий і восьмий компаратори; 5, 6 - перший і імпульсів, ви ходи першого, другого, третього, другий елементи ВИКЛЮЧНЕ АБО; 7, 8 - перший і четвертого і п'ятого компараторів підключені другий масштабуючі підсилювачі; 9, 10, 11 відповідно до першого, другого, третього, перший, другий і третій електронні ключі; 12, 13, четвертого і п'ятого входів першого 14 - перший, другий і третій компаратори; 15 функціонального перетворювача, вихідна цифрова датчик тиску; 16, 17 - четвертий і п'ятий шина якого з'єднана з першою вхідною цифровою компаратори; 18 - перший функціональний шиною першого цифрового компаратора, перший і перетворювач; 19 - генератор імпульсів; 20, 21 другий виходи якого підключені відповідно до перший і другий елементи І; 22 - третій лічильник други х входів першого і другого елементів І, вихід імпульсів; 23 - перший цифровий компаратор; 24 генератора імпульсів з'єднаний з першими елемент НІ; 25 - диференціюючий елемент; 26 входами першого і другого елементів І, виходи четвертий лічильник імпульсів; 27 - датчик яких підключені відповідно до першого і другого комутації; 28 - третій елемент І; 29 - другий входів третього лічильника імпульсів, вихідна лічильник імпульсів; 30 - блок установки нуля; 31 цифрова шина якого з'єднана з другою вхідною формувач імпульсів; 32 - елемент АБО; 33 цифровою шиною першого цифрового перший лічильник імпульсів; 34 - одновібратор; 35 компаратора та підключена до першої вхідної - другий функціональний перетворювач; 36 цифрової шини другого цифрового компаратора, цифровий комутатор; 37 - другий цифровий вихід якого з'єднаний зі входом формувача компаратор, причому входи першого 12, другого імпульсів, вихід датчика комутації підключений до 13 і третього 14 компараторів з'єднані між собою, входу елемента НІ, вихід якого з'єднаний з третіми вихід датчика тиску 15 підключений до входів входами першого і другого елементів І, ви хід четвертого 16 і п'ятого 17 компараторів, вихід третього елемента І підключений до входу другого генератора імпульсів 19 з'єднаний з першим лічильника імпульсів, вихід датчика комутації входом третього елемента І 28, другий вхід якого з'єднаний з входом диференціюючого елемента, підключений до виходу датчика комутації 27, а друга вхідна цифрова шина другого цифрового третій вхід з'єднаний зі входом формувача компаратора підключена до вихідної цифрової імпульсів 31, вихід третього елемента І 28 шини цифрового комутатора, перша вхідна підключений до першого входу першого цифрова шина якого з'єднана з вихідною лічильника імпульсів 33, другий вхід якого цифровою шиною другого функціонального з'єднаний з виходом елемента АБО 32, перший перетворювача, а друга вхідна цифрова шина та вхід якого підключений до виходу блока установки вхідна цифрова шина другого функціонального нуля 30, а другий вхід з'єднаний з виходом перетворювача підключені до вихідної цифрової формувача імпульсів 31, виходи першого 12, шини першого лічильника імпульсів, вихід другого 13, третього 14, четвертого 16 і п'ятого 17 диференціюючого елемента з'єднаний зі входом компараторів підключені відповідно до першого, четвертого лічильника імпульсів, вихід елемента другого, третього, четвертого і п'ятого входів НІ підключений до входу одновібратора, вихід першого функціонального перетворювача 18, якого з'єднаний з керуючим входом цифрового вихідна цифрова шина якого з'єднана з першою комутатора, введено шостий, сьомий і восьмий вхідною цифровою шиною першого цифрового компаратори, перший і другий елементи компаратора 23, перший і другий виходи якого ВИКЛЮЧНЕ АБО, перший і другий масштабуючі підключені відповідно до других входів першого 20 підсилювачі, перший, другий і третій електронні і другого 21 елементів І, ви хід генератора ключі, причому вихід датчика струму з'єднаний зі імпульсів 19 з'єднаний з першими входами входами шостого, сьомого і восьмого першого 20 і другого 21 елементів І, виходи яких компараторів, а також з аналоговим входом підключені відповідно до першого і другого входів першого електронного ключа, вихід якого, а також третього лічильника імпульсів 22, вихідна цифрова виходи другого і третього електронних ключів шина якого з'єднана з другою вхідною цифровою підключені до входу першого компаратора, вихід шиною першого цифрового компаратора 23 та датчика струму з'єднаний зі входами першого і підключена до першої вхідної цифрової шини другого масштабуючи х підсилювачів, ви ходи яких другого ци фрового компаратора 37, вихід якого підключені до аналогових входів другого і третього з'єднаний зі входом формувача імпульсів 31, вихід електронних ключів, виходи сьомого і восьмого датчика комутації 27 підключений до входу компараторів з'єднані відповідно з другими елемента НІ 24, вихід якого з'єднаний з третіми входами першого і другого елементів ВИКЛЮЧНЕ входами першого 20 і другого 21 елементів І, вихід АБО, перші входи яких відповідно підключені до третього елемента І 28 підключений до входу виходів шостого і сьомого компараторів, а виходи другого лічильника імпульсів 29, вихід датчика з'єднані з керуючими входами першого і другого комутації 27 з'єднаний з входом диференціюючого електронних ключів відповідно, вихід восьмого елемента 25, друга вхідна цифрова шина другого цифрового компаратора 37 підключена до вихідної 7 29267 8 цифрової шини цифрового комутатора 36, перша масштабуючого підсилювача 7, на цій ділянці вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихідною множиться на коефіцієнт, що дозволяє отримати цифровою шиною другого функціонального лінійну залежність між вхідним і вихідним перетворювача 35, а друга вхідна цифрова шина сигналами датчика струму 1 на вибраній ділянці та вхідна цифрова шина другого функціонального нелінійної характеристики перетворення. Далі перетворювача 35 підключені до вихідної нове значення сигналу через другий електронний цифрової шини першого лічильника імпульсів 33, ключ 10 поступає на входи першого 12, другого 13 вихід ди ференціюючого елемента 25 з'єднаний зі і третього 14 компараторів. входом четвертого лічильника імпульсів 26, вихід Якщо напруга з виходу датчика струму 1 елемента НІ 24 підключений до входу приймає ще більше значення, то перший 9 і другий одновібратора 34, вихід якого з'єднаний з 10 електронні ключі закриваються, а третій керуючим входом цифрового комутатора 36, вихід електронний ключ 11 відкривається. При цьому восьмого компаратора 4 підключений до значення сигналу множиться на інший коефіцієнт, керуючого входу третього електронного ключа 11, в результаті чого на третій ділянці кривої вихід датчика струму 1 з'єднаний зі входами намагнічування вхідний і вихідний сигнали датчика шостого 2, сьомого З і восьмого 4 компараторів, а струму 1 мають лінійну залежність. також з аналоговим входом першого електронного В подальшому під величиною напруги, що ключа 9, вихід якого, а також виходи другого 10 і відповідає струму на ви ході датчика струму 1, третього 11 електронних ключів підключені до будемо розуміти сигнал, який отримується на входу першого компаратора 12, вихід датчика виході електронних ключів 9-11. струму 1 з'єднаний зі входами першого 7 і другого Якщо вимикач введений в роботу, то на виході 8 масштабуючих підсилювачів, виходи яких датчика струму 1 з'являється напруга, пропорційна підключені до аналогових входів другого 10 і струму, що протікає в вимикачі, яка подається на третього 11 електронних ключів, виходи сьомого 3 входи першого 12, другого 13 і третього 14 і восьмого 4 компараторів з'єднані відповідно з компараторів, які мають різні пороги спрацювання. другими входами першого 5 і другого 6 елементів Одночасно на виході датчика тиску 15 з'являється ВИКЛЮЧНЕ АБО, перші входи яких відповідно сигнал, пропорційний тиску стисненого повітря, що підключені до виходів шостого 2 і сьомого 3 подається на входи четвертого 16 і п'ятого 17 компараторів, а виходи з'єднані з керуючими компараторів. Сигнали, які з'являються на виходах входами першого 9 і другого 10 електронних першого 12, другого 13, третього 14, четвертого 16 ключів відповідно. і п'ятого 17 компараторів поступають на входи Запропонований пристрій працює так. При першого функціонального перетворювача 18, на подачі напруги живлення на схему блок установки виході якого з'являється цифровий код, що нуля 30 коротким імпульсом через елемент АБО відповідає величині струму, який протікає в 32 встановлює перший лічильник імпульсів 33 у вимикачі при відповідному значенні тиску нульовий стан. Одночасно генератор імпульсів 19 стисненого повітря. Цифровий код з виходу починає виробляти послідовність імпульсів. першого функціонального перетворювача 18 Зазначимо, що в якості датчика струму 1 поступає на першу вхідн у цифрову шину першого використовується трансформатор струму, цифрового компаратора 23, на другу вхідну вихідний сигнал якого має нелінійну залежність від цифрову шину якого поступає код з виходу його вхідного сигналу. Для лінеаризації цього третього лічильника імпульсів 22. сигналу використовуються блоки 2-11, в яких В залежності від значень струму та тиску кусково-лінійна лінеаризація здійснюється по стисненого повітря цифровий код на виході трьом ділянкам кривої намагнічування. першого функціонального перетворювача 18 Коли напруга з виходу да тчика струму 1 змінює своє значення. досягає значення, пропорційного номінальному Якщо цифровий код на першому вході робочому струм у, спрацьовує шостий компаратор першого цифрового компаратора 23 більший ніж 2, що відповідає першій ділянці, з виходу якого на другому, то на першому виході з'являється сигнал логічної одиниці поступає на перший вхід сигнал логічної одиниці, який поступає на другий першого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 5. При цьому вхід першого елемента І 20, на третій вхід якого на його виході формується сигнал логічної поступає сигнал логічної одиниці з виходу датчика одиниці, який подається на керуючий вхід першого комутації 27 через елемент НІ 24. При цьому електронного ключа 9, тим самим відкриваючи перший елемент І 20 відкривається і дозволяє його і дозволяючи проходження сигналу з виходу проходження імпульсів, від генератора імпульсів датчика струму 1 на входи першого 12, другого 13 і 19, на перший вхід третього лічильника імпульсів третього 14 компараторів. 22, цифровий код на виході якого збільшується. Якщо напруга, що пропорційна струму, Цифровий код на виході третього лічильника зростає далі, то спрацьовують шостий 2 і сьомий 3 імпульсів 22 збільшується до тих пір, поки цифрові компаратори, що відповідає другій ділянці коди на першій і другій вхідних цифрови х шинах характеристики датчика струму 1. При цьому на першого цифрового компаратора 23 не виході першого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 5 зрівняються. При цьому на обох виходах першого встановлюється сигнал логічного нуля, а на виході цифрового компаратора 23 з'являються сигнали другого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 6 - сигнал логічного нуля і перший елемент І 20 логічної одиниці, який відкриває другий закривається. електронний ключ 10. Значення напруги, Якщо цифровий код на першому вході пропорційної струму, яке поступає на вхід першого першого цифрового компаратора 23 менший ніж 9 29267 10 на другому, то на другому виході з'являється компаратора 37 через другий функціональний сигнал логічної одиниці, який поступає на другий перетворювач 35, в якому значення струму, що вхід др угого елемента l 21, на третій вхід якого встановлюється на виході першого лічильника поступає сигнал логічної одиниці з виходу датчика імпульсів 33 після вимкнення високовольтного комутації 27 через елемент НІ 24. При цьому вимикача системою релейного захисту, множиться другий елемент І 21 відкривається і дозволяє на коефіцієнт, яким враховується додаткове проходження імпульсів від генератора імпульсів спрацювання ресурсу вимикача, що витрачається 19, на другий вхід третього лічильника імпульсів згідно ресурсних характеристик на ввімкнення. 22, цифровий код на виході якого зменшується. Таким чином, в пристрої в такому циклі роботи Цифровий код на виході третього лічильника враховується спрацювання робочого ресурсу імпульсів 22 зменшується до тих пір, поки цифрові вимикача по ресурсних характеристиках на коди на першій і другій вхідних цифрови х шинах вмикання і вимикання при ввімкненні останнього першого цифрового компаратора 23 не на коротке замикання в електричній мережі. зрівняються. При цьому на обох виходах першого Тривалість роботи одновібратора 34 підібрана цифрового компаратора 23 з'являються сигнали таким чином, щоб забезпечити після відключення логічного нуля і другий елемент І 21 закривається. вимикача надходження найбільшої можливої Таким чином, в третьому лічильнику імпульсів кількості імпульсів в перший лічильник імпульсів 22 здійснюється запам'ятовування цифрового 33. коду, який відповідає величині струму, що протікає Кількість розрядів першого 33, другого 29 та в вимикачі при відповідних значеннях тиску третього 22 лічильників імпульсів, а також кількість стисненого повітря. компараторів, що фіксують значення комутованого У випадку, коли вимикач відключає коло, в струму та тиску стисненого повітря, вибирається в якому він знаходиться, на виході датчика комутації залежності від діапазону вимірюваних струму та 27 з'являється сигнал логічної одиниці, який через тиску і від необхідного ступеня точності елемент НІ 24 поступає на треті входи першого 20 визначення витраченого вимикачем ресурсу. і другого 21 елементів І, тим самим встановлюючи Кількість розрядів четвертого лічильника на їх ви ходах сигнали логічного нуля. Також імпульсів 26 вибирається в залежності від сигнал логічної одиниці через диференціюючий значення механічного ресурсу вимикача. елемент 25 у вигляді короткого імпульсу поступає Для коректної роботи пристрою постійну часу на вхід че твертого лічильника імпульсів 26, що диференціюючого елемента 25 необхідно вибрати призводить до зменшення записаного механічного меншою періоду чередування імпульсів ресурсу комутаційного апарата на одиницю. генератора імпульсів 19. Сигнал логічної одиниці з виходу датчика комутації Перший 18 і другий 35 функціональні 27 поступає на другий вхід третього елемента І 28 перетворювачі можна реалізувати на мікросхемі і відкриває його (з виходу др уго го цифрового постійного запам'ятовуючого пристрою, в якій компаратора 37 сигнал логічної одиниці поступає записані відповідні коди, причому в першому на третій вхід третього елемента І 28). При цьому з функціональному перетворювачі 18 записані коди, виходу генератора імпульсів 19 імпульси кожен із яких відповідає певному коефіцієнту починають поступати на входи першого 33 і спрацювання робочого ресурсу вимикача в другого 29 лічильників імпульсів, зменшуючи залежності від будь-якого із можливих значень залишковий ресурс вимикача. Кількість імпульсів, струму і тиску стисненого повітря, а в другому що поступають в другий лічильник імпульсів 29, функціональному перетворювачі 35 записані коди, показує як витрачається робочий ресурс вимикача які відображають спрацювання ресурсу вимикача в залежності від значення комутованого струму при його включенні на коротке замикання в при відповідному значенні тиску стисненого мережі. повітря. Імпульси з виходу генератора імпульсів 19 поступають до тих пір, поки цифрові коди на першій і другій вхідних ци фрових шинах другого цифрового компаратора 37 не зрівняються. В цей момент сигнал логічного нуля з виходу другого цифрового компаратора 37 поступає на вхід третього елемента І 28 та закриває його, а також на вхід формувача імпульсів 31, який коротким імпульсом через елемент АБО 32 обнуляє перший лічильник імпульсів 33 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 комутації 27 встановлюється сигнал логічного нуля, який проходить через елемент НІ 24 і переднім фронтом запускає одновібратор 34, який в свою чергу ви хідним сигналом логічної одиниці, що подається на цифровий комутатор 36, підключає вихідну цифрову шину першого лічильника імпульсів 33 до цифрового 11 29267 12