Система безперервного контролю електропровідності системи енергоживлення змінного струму

1 Система непрерывного контроля электропроводимости по меньшей мере части системы энергопитания переменного тока, содержащая по меньшей мере один измерительный модуль, включающий в себя средство для формирования постоянной составляющей тока между первой и второй точками, расположенными соответственно на первом и втором проводниках системы энергопитания, средство для измерения постоянной составляющей напряжения, подключенное между указанными первой и второй точками, и средство для определения нарушения электропроводимости, учитывающее указанную постоянную составляющую напряжения, причем средство для формирования постоянной составляющей тока включает в себя управляемый выпрямитель и средство для управления управляемым выпрямителем, отличающаяся тем, что средство для управления управляемым выпрямителем формирует сигнал, предназначенный для выключения указанного управляемого выпрямителя в течение первого имеющего заданную продолжительность периода измерительного цикла, а также сигналы управления, предназначенные для формирования постоянной составляющей тока в течение второго имеющего заданную продолжительность периода измерительного цикла, при этом средство для измерения постоянной составляющей напряжения содержит средства для измерения первого и второго значений постоянной составляющей напряжения соответственно в течение первого и второго периодов измерительного цикла и содержит средство для расчета разности первого и второго значений постоянной составляющей напряжения, при этом средство для определения нарушения электропроводимости содержит средство сравнения упомянутой разности с заданным пороговым напряжением или средство сравнения предвари тельно рассчитанного значения сопротивления линии, пропорционального упомянутой разности, с заданным пороговым значением 2 Система по п 1, отличающаяся тем, что измерительный цикл имеет длительность, превышающую длительность периода системы энергопитания 3 Система по п 2, отличающаяся тем, что измерительный цикл имеет длительность, составляющую 10с 4 Система по п 1, отличающаяся тем, что средство для измерения первого значения постоянной составляющей напряжения включает в себя средство для осуществления выборки и измерения выбранных значений в течение первого измерительного окна, имеющего длительность, меньшую или равную первому периоду 5 Система по п 1, отличающаяся тем, что средство для измерения второго значения постоянной составляющей напряжения включает в себя средство для осуществления выборки и измерения выбранных значений в течение второго измерительного окна, имеющего длительность, меньшую или равную второму периоду 6 Система по п 4, отличающаяся тем, что средство для измерения постоянной составляющей напряжения включает в себя средство для расчета среднего значения выборок, измеряемых в течение каждого измерительного окна 7 Система по п 4, отличающаяся тем, что средство для измерения постоянной составляющей напряжения включает в себя средство для расчета средневзвешенного значения выборок, измеряемых в течение каждого измерительного окна 8 Система по п 1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один параллельный модуль, содержащий включенный в обратном по отношению к управляемому выпрямителю измерительного модуля направлении управляемый выпрямитель, и средство для управления упомянутым выпрямителем и осуществляющее выключение упомянутого выпрямителя параллельного модуля в течение первого периода измерительного цикла 9 Система по п 8, отличающаяся тем, что она содержит средство для расчета разности между постоянными составляющими напряжения на вы О ю 00 49785 4 ва для осуществления одновременной выборки водах подключения к проводникам системы элекнапряжений, подлежащих измерению тропитания измерительного и параллельного мо10 Система по п 1, отличающаяся тем, что в дулей, при этом средства для измерения постоянкачестве управляемого выпрямителя используетной составляющей напряжения измерительного и ся тиристор параллельного модулей включают в себя средст Настоящее изобретение относится к системе непрерывного контроля электропроводимости по меньшей мере части системы энергопитания переменного тока, включающей в себя по меньшей мере один модуль, содержащий средство для формирования постоянной составляющей тока между первой и второй точками, расположенными соответственно на первом и втором проводниках системы энергопитания, средство для измерения постоянной составляющей напряжения, подключенное между указанными первой и второй точками, и средство для определения нарушения электропроводимости, принимающее в расчет указанную постоянную составляющую напряжения, при этом средство для формирования постоянной составляющей тока содержит управляемый выпрямитель и средство управления указанным управляемым выпрямителем Известные в практике системы контроля, например, описанная в заявке ЕР-А-430823, соответствующей патенту США № 5,150,057, не учитывают возможность присутствия в системе энергопитания паразитных токов постоянного напряжения Краткое изложение сущности изобретения В основу настоящего изобретения положена задача создания системы, обеспечивающей исключение влияния паразитных токов постоянного напряжения В соответствии с настоящих изобретением поставленная задача решается тем, что средство для управления указанным управляемым выпрямителем подает сигнал выключения управляемого выпрямителя в ходе первого имеющего заданную продолжительность периода измерительного цикла, а также сигналы управления, предназначенные для формирования указанной постоянной составляющей тока в ходе второго имеющего заданную продолжительность периода измерительного цикла, при этом средство для измерения постоянной составляющей напряжения содержит средство для измерения первого и второго значений, соответственно представляющих указанную постоянную составляющую напряжения в ходе указанных первого и второго периодов, и средство для расчета разности между указанными первым и вторым значениями, представляющей постоянную составляющую тока, подлежащую измерению В соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения система контроля включает в себя по меньшей мере один измерительный модуль и один параллельный модуль, каждый из которых содержит установленный в обратном по отношению друг к другу направлении управляемый выпрямитель и средство для управления указанным управляемым выпрямите лем, при этом средства управления измерительного и параллельного модулей синхронизированы таким образом, чтобы осуществлять выключение указанных управляемых выпрямителей указанных модулей в ходе указанного первого периода Путем вычисления разности между постоянными составляющими тока на выводах измерительного и параллельного модулей, измерительные средства которых содержат средства для одновременного выборочного контроля измеряемых напряжений, становится возможным также исключить остаточные низкочастотные паразитные токи Краткое описание чертежей Другие преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения становятся более понятными при рассмотрении прилагаемого описания примеров осуществления изобретения, которые приводятся исключительно в иллюстративных целях и представлены в прилагаемых чертежах, где На фиг 1 показана схема известной системы контроля электропроводимости На фиг 2 показан измерительный модуль системы контроля в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения На фигЗ и 4 соответственно представлены периоды ввода сигналов и измерения по предпочтительному варианту осуществления изобретения На фиг 5 представлена операционная блоксхема модуля системы контроля в соответствии с настоящим изобретением На фиг 6 показан альтернативный вариант осуществления изобретения с измерительным и параллельным модулями Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения Известная в практике система контроля, представленная на фиг1, предназначена для осуществления контроля электропроводимости части однофазной системы энергопитания переменного тока, включающей в себя два проводника 1 и 2 Измерительный модуль 3 включает в себя два вывода, подсоединяемых к точкам А и В, расположенным соответственно на каждом из проводников 1 и 2 Резистор RL схематически обозначает сопротивление линии системы энергопитания вверх по ходу линии от точек А и В Измерительный модуль 3 содержит средство для формирования постоянной составляющей тока На фиг 1 это средство образовано тиристором Тп1, последовательно соединенным с резистором R1 между выводами измерительного модуля 3 Контрольноизмерительная схема 4 подает сигналы управления на управляющий электрод тиристора Тп1 с 49785 целью обеспечения в измерительном модуле прохождения постоянной составляющей тока 1 зас данной величины Контрольно-измерительная схема 4 подсоединена к выводам измерительного модуля таким образом, чтобы принимать на вход напряжение между точками А и В Когда постоянная составляющая тока имеет постоянную величину, колебания постоянной составляющей напряжения между точками А и В представляют колебания сопротивления линии RL вверх по ходу линии отточек А и В Схема 4 определяет увеличение указанной постоянной составляющей напряжения, представляющее увеличение сопротивления линии RL, сравнивает значение этого увеличения с заданным пороговым значением и выдает сигнал нарушения электропроводимости, когда это пороговое значение превышается Измерительный модуль 3 представлен более подробно на фиг 2 Контрольно-измерительная схема 4 представлена в виде блок-схемы и содержит блок управления 5, фильтр низких частот 6 и схему обработки данных 7 Напряжение на выводах измерительного модуля подается на вход фильтра низких частот 6, который подает на схему обработки данных 7 сигнал напряжения, соответствующий постоянной составляющей его входного напряжения Как показано на фигЗ, цикл измерения Т, имеющий длительность, превышающую длительность периода системы энергопитания, делится на два периода-Т1 и Т2 В течение первого периода Т1 схема управления 5 отключает тиристор Тп1 В это время измерительный модуль 3 не формирует никакой постоянной составляющей тока В ходе второго периода Т2 схема управления 5 осуществляет контроль поступления в систему энергопитания постоянной составляющей тока Ic Синхронизационные сигналы S, графически представленные на фиг 3 в функции времени, подаются на схему обработки данных 7 схемой управления 5, чтобы снабжать схему обработки данных информацией, представляющей периоды Т1 иТ2 На фиг 4 представлен процесс выборочного контроля схемой обработки данных 7 сигналов Е постоянной составляющей напряжения, поступающей от фильтра 6 Схема обработки данных 7 выполняет первую выборку в ходе первого измерительного окна интервала Т т 1 в пределах периода Т1 Вторая выборка осуществляется на протяжении второго измерительного окна Т т 2 в пределах периода Т2 Окно Т т 1 имеет продолжительность меньшую или равную Т1, а окно Т т 2 имеет продолжительность меньшую или равную Т2 В предпочтительном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг 4, период стабилизации (T1-Tm1, T2-Tm2) предусмотрен в начале каждого периода перед началом соответствующего измерительного окна На фиг 5 представлена блок-схема операционной программы схемы обработки данных 7 На первом этапе F1 схема 7 считывает выборки, представляющие выходное напряжение фильтра 6 в ходе первого окна Т т 1 Затем, в ходе второго этапа F2, она по этим выборкам рассчитывает первое значение V1, представляющее величину токовой составляющей входного напряжения измерительного модуля 3 на протяжении окна Т т 1 Затем, на этапе F3, схема обработки данных 7 считывает выборки, представляющие выходное напряжение фильтра 6 на протяжении второго окна Т т 2 Затем, в ходе четвертого этапа F4, она рассчитывает второе значение V2, представляющее величину токовой составляющей входного напряжения измерительного модуля 3 в ходе окна Тт2 В течение периода Т1, в отсутствие входной постоянной составляющей тока от измерительного модуля, подаваемое на выводы модуля постоянное напряжение представляет паразитные постоянные составляющие тока, или сдвиговые напряжения, системы энергопитания В течение периода Т2, когда измерительный модуль вводит в систему энергопитания постоянную составляющую тока, подаваемое на выводы модуля постоянное напряжение представляет сумму паразитных постоянных составляющих тока и подлежащей измерению постоянной составляющей напряжения Vc для определения сопротивления линии Разность V2-V1, рассчитанная схемой обработки данных 7 на этапе F5, представляет таким образом постоянную составляющую тока Vc На этапе F6 схема обработки данных определяет возможное наличие нарушений электропроводимости, отслеживая изменения количественного показателя, представляющего сопротивление линии и производного от разности Vc = V2 - V1, пропорциональной этому показателю Периоды Т1 и Т2 предпочтительно равны по длительности, как показано на фигЗ В качестве примера, не носящего ограничительный характер, продолжительность периода Т может составлять несколько секунд, например, 10 секунд, при этом периоды ТІ и Т2 имеют продолжительность, равную Т/2, а окна Т т 1 и Т т 2 имеют аналогичную продолжительность, например, около 3 сек В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения значения V1 и V2 получаются расчетом среднего значения из соответствующих выборок, соответственно полученных на протяжение измерительных окон Т т 1 и Т т 2 Используя средние значения, схема обработки данных выполняет дополнительную функцию фильтрации, которая позволяет исключать основную часть низкочастотных составляющих системы энергопитания Для достижения более надежного подавления низкочастотных паразитных токов в системе энергопитания могут быть предпочтительно рассчитаны значения V1 и V2 по соответствующим выборкам, используя среднее взвешенное значение Для этой цели прямоугольные окна, представленные на фиг 4, могут быть заменены окнами, имеющими синусоидальную или любую иную удобную для расчетов форму При использовании такой оценки средневзвешенных значений в расчетах V1 и V2 их разность по-прежнему представляет подлежащую измерению постоянную составляющую напряжения Vc Определение нарушения может осуществляться непосредственным сравнением колебаний значения Vc с заданным пороговым значением 49785 Представляется возможным осуществление расчета значения сопротивления линии RL, пропорционального Vc, с последующим сравнением его изменений с заданным пороговым значением с целью выявления нарушения Если, как предложено в некоторых вариантах осуществления, описанных в заявке ЕР-А-430823, значение сопротивления линии получается из отношения постоянной составляющей Vc и постоянной составляющей напряжения на выводах резистора RL или измерительного шунта, то изложенный выше принцип измерения применим также и к измерению указанного напряжения, которое отфильтровывается и проходит соответствующую выборку на протяжении окон Т т 1 и Тт2, и постоянная составляющая тока которого равна разности между средними, возможно средневзвешенными, значениями выборок, полученных соответственно на протяжении окон Т т 1 и Т т 2 В вышеупомянутой заявке использование параллельных модулей позволяет осуществлять контроль части системы энергопитания, расположенной между измерительным и параллельным модулями Согласно данной заявке, параллельный модуль может быть конструктивно аналогичен измерительному модулю, показанному на фиг1, при этом контрольно-измерительная схема предусматривает наличие сервосистемы для регулирования постоянной составляющей тока, подаваемого на входы схемы напряжения до нулевого значения Если измерительный модуль использует принцип измерения, изложенный выше со ссылками на фиг 3 и 5, то работа параллельного модуля, который может применяться в системе, должна последовательно согласовываться с работой измерительного модуля На фиг 6 показана система в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивающая осуществление контроля электропроводимости части системы энергопитания, расположенной между точками А и В, к которым подсоединен измерительный модуль 3, и точками С и D, которые расположены соответственно на проводниках 1 и 2 вверх по ходу линии отточек А и В, и к которым подсоединен параллельный модуль 8 Параллельный модуль 8 включает в себя средство для закольцовывания постоянной составляющей тока, формируемой измерительным модулем 3 Как показано на фиг 6, тиристор Тп2, соединенный последовательно с резистором R2, подключен между точками С и D, обеспечивая таким образом прохождение тока от проводника 2 к проводнику 1, т е в направлении, обратном направлению тиристора Тп1 Модуль 8 включает в себя контрольно-измерительную схему 9, синхронизированную с контрольно-измерительной схемой измерительного модуля 3, например, с помощью линии синхронизации 10 Синхронизация обеспечивает возможность одновременного выключения тиристоров Тп1 и Тп2 в течение периода ТІ и их одновременного включения в течение периода Т2 Постоянная составляющая напряжения Vc(CD) на выводах параллельного модуля 8 измеряется таким же образом, что и постоянная составляющая напряжения Vc(AB) на выводах 8 измерительного модуля 3, и их разность Vc(AB) Vc(CD) представляет значение постоянной составляющей напряжения на выводах сопротивления линии RL задействуемой части системы энергопитания Одновременная выборка постоянных напряжений, присутствующих на выводах измерительного и параллельного модулей, обеспечивает возможность подавления остаточных низкочастотных паразитных токов Постоянные составляющие тока, измеряемые соответственно в ходе измерительных окон Т т 1 и Т т 2 между точками А и В и, соответственно, С и D, могут быть, по существу, разделены следующим образом V1 (АВ) = Vofi + Vbf1 V1 (CD) = Vof2 + Vbf1 V2(AB) = V(AB) + Vof1 + Vbf2 V2(CD) = V(CD) + Vof2 + Vbf2, где V1 (АВ) и V1 (CD) - это постоянные составляющие тока, измеряемые на протяжение окна Т т 1 между точками А и В и, соответственно, С и D, V2 (АВ) и V2 (CD) - соответствующие составляющие, измеряемые на протяжение окна Тт2, Vof1 - напряжение сдвига между А и В, рассматриваемое как неизменяющееся на протяжении периода Т, Vof2 - напряжение сдвига между С и D, рассматриваемое как неизменяющееся на протяжении периода Т, Vbf1 - остаточный низкочастотный шум в течение периода Т1 и окна Т т 1 , Vbf2 - остаточный низкочастотный шум в течение периода Т2 и окна Тт2, V(AB) и V(CD) - постоянные составляющие тока с исключенными паразитными составляющими, измеряемые на выводах измерительного и параллельного модулей Проверка позволяет подтвердить, что сдвиговые напряжения подавляются при осуществлении соответствующих расчетов разности Vc(AB) = V2(AB) - V1(AB) и Vc(CD) = V2(CD) - V1(CD), и что остаточный шум подавляется расчетом разности Vc(AB)-Vc(CD), что служит базой для контроля электропроводимости Настоящее изобретение не ограничивается изложенными выше конкретными примерами осуществления В частности, тиристоры могут быть заменены любыми другими управляемыми выпрямителями, а резистор R1 может быть заменен не приводящей к потерям мощности схемой, согласованной с системой энергопитания Фильтры низких частот могут быть аналоговыми или цифровыми Контрольно-измерительные схемы могут включать в себя микропроцессоры, а некоторые схемные элементы могут быть общими для нескольких схем Контрольно-измерительные схемы 4 и 9 системы контроля по фиг 6 могут быть подсоединены к централизованной схеме обработки данных, осуществляющей расчет разности Vc(AB)-Vc(CD), либо эта разность может рассчитываться одним из модулей системы, информирующем о нарушении электропроводимости при обнаружении последнего Когда система включает в себя параллельный модуль, этот параллельный модуль должен быть 49785 10 периода Т2, тогда как постоянная составляющая напряжения на выводах измерительного модуля будет непосредственно представлять сопротивление линии. Эти же принципы измерения применимы и к трехфазным системам энергопитания; в этом случае модули контроля подсоединяются между двумя фазами синхронизирован с измерительным модулем с целью блокировки прохождения любого тока в течение периода Т1. Тиристоры Тп1 и Тп2 предпочтительно синхронизируются также в течение периода Т2. Однако целесообразно предусмотреть возможность регулирования постоянной составляющей напряжения на выводах параллельного модуля до нулевого значения в течение Фіг. 1 Прототип Фіг. 2 т ТІ Т2 Фіг. З Tml N Фіг. 4 Считывание выборок в ходе їжі расчет 12 49785 11 п VI считывание выборок ТТП2 р а с ч е т V2 ,3 F Jl Vc=V2-Vl Фіг. 5 Фіг 6 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71