RU174357U1

RU174357U1 - DIGITAL CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER

Info

Publication number: RU174357U1
Application number: RU2017112540U
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Лебедев; Андрей Анатольевич Яблоков; Дмитрий Антоньевич Лебедев; Алексей Владимирович Наумов; Сергей Владимирович Миронов
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2017-10-11

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к цифровым измерительным устройствам постоянного и переменного токов. Цифровой трансформатор тока и напряжения, содержащий питающий электромагнитный трансформатор, измерительный электромагнитный трансформатор тока, магнитотранзисторный преобразователь и пояс Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током; цилиндрический шунт с внутренней полостью, включенный в рассечку токопровода; электронный блок, блок резервного питания, помещенные внутрь шунта; два оптических канала и блок разделительных трансформаторов, помещенные внутрь опорного изолятора; блок питания, расположенный на низковольтной стороне, дополнительно содержит второй питающий электромагнитный трансформатор, второй измерительный электромагнитный трансформатор тока, второй магнитотранзисторный преобразователь, второй пояс Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током, второй блок питания, помещенный внутрь шунта, третий оптический канал и первичный преобразователь напряжения, помещенные в опорный изолятор, второй электронный блок, расположенный на низковольтной стороне и имеющий для подключения внешних устройств не менее восьми аппаратных портов, из которых не менее четырех оптические, а первый блок питания имеет для подключения внешних устройств не менее двух аппаратных портов, из которых не менее чем один оптический, первый электронный блок включает основной и резервный блоки оцифровки обработки и передачи данных, второй электронный блок также включает основной и резервный блоки оцифровки обработки и передачи данных.Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей при обеспечении надежной работы устройства. 1 ил.The utility model relates to measuring equipment, in particular to digital measuring devices of direct and alternating currents. A digital current and voltage transformer comprising a supply electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, a magnetotransistor transducer and a Rogowski belt, covering a current conducting conductor with a measured current; a cylindrical shunt with an internal cavity included in the dissection of the current lead; electronic unit, backup power unit, placed inside the shunt; two optical channels and a block of isolation transformers placed inside the reference insulator; the power supply unit located on the low-voltage side further comprises a second supplying electromagnetic transformer, a second measuring electromagnetic current transformer, a second magnetotransistor converter, a second Rogowski belt, covering the current-carrying conductor with a measured current, a second power supply placed inside the shunt, a third optical channel and a primary voltage converter placed in a support insulator, a second electronic unit located on the low-voltage side and having for connecting external devices of at least eight hardware ports, of which at least four are optical, and the first power supply has at least two hardware ports for connecting external devices, of which at least one is optical, the first electronic unit includes the primary and backup data processing and transmission digitization units , the second electronic unit also includes the main and backup units for digitizing data processing and transmission. The technical result is to expand the functionality while ensuring reliable operation of the device Twa. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к цифровым измерительным устройствам постоянного и переменного токов.The utility model relates to measuring equipment, in particular to digital measuring devices of direct and alternating currents.

Известен датчик тока (патент на изобретение РФ 2377578, МПК G01R 19/00, 2008 г.), содержащий резистивный элемент, соединенный с усилителем, и блок питания, между резистивным элементом и выходом датчика установлена трансформаторная гальваническая развязка, включающая в себя аналого-цифровой преобразователь, разделяющий трансформатор и цифроаналоговый преобразователь, при этом выход усилителя соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход аналого-цифрового преобразователя - с первичной обмоткой разделяющего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с цифроаналоговым преобразователем, а усилитель и аналого-цифровой преобразователь связаны с блоком питания через трансформатор питания.A known current sensor (patent for the invention of the Russian Federation 2377578, IPC G01R 19/00, 2008), containing a resistive element connected to an amplifier, and a power supply, a transformer galvanic isolation including analog-digital is installed between the resistive element and the sensor output the converter separating the transformer and the digital-to-analog converter, wherein the output of the amplifier is connected to an analog-to-digital converter, the output of the analog-to-digital converter to the primary winding of the separating transformer, the secondary winding which is connected to a digital-to-analog converter, and the amplifier and analog-to-digital converter are connected to the power supply through a power transformer.

Недостатками указанного датчика тока являются передача измерительного сигнала в цифровой форме через разделяющий трансформатор, отсутствие устройств экранирования электронной аппаратуры и как следствие ее чувствительность к электрическим и магнитным полям токопровода с измеряемым током, недостаточная надежность в связи с отсутствием резервирования датчика тока и системы питания.The disadvantages of this current sensor are the transmission of the measuring signal in digital form through an isolating transformer, the absence of electronic equipment shielding devices and, as a consequence, its sensitivity to electric and magnetic fields of the current path with the measured current, insufficient reliability due to the lack of redundancy of the current sensor and power system.

Известно высоковольтное оптоэлектронное устройство для измерения тока (патент на изобретение РФ 2346285, МПК G01R 19/00, 2009 г), содержащее датчик тока, аналого-цифровой преобразователь и передатчик, оно помещено внутрь токопровода с измеряемым током, находится под потенциалом высокого напряжения в зоне отсутствия магнитных и электрических полей, а передача информации о величине измеряемого тока производится в кодированном цифровом виде по оптическому каналу.A high-voltage optoelectronic device for measuring current is known (patent for the invention of the Russian Federation 2346285, IPC G01R 19/00, 2009), containing a current sensor, an analog-to-digital converter and a transmitter, it is placed inside the current path with a measured current, it is under a high voltage potential in the zone the absence of magnetic and electric fields, and information about the magnitude of the measured current is transmitted in digitally encoded form via an optical channel.

Недостатком указанного высоковольтного оптоэлектронного устройства является то, что измерение осуществляется посредством определения напряжения на шунте, включенном параллельно основному токопроводу, изменение перераспределения токов между токопроводом и шунтом приводит к дополнительным погрешностям. Также указанное устройство не имеет блока питания электронной аппаратуры на высоковольтной стороне, что делает невозможным ее работу.The disadvantage of this high-voltage optoelectronic device is that the measurement is carried out by determining the voltage on the shunt connected in parallel with the main current lead, changing the redistribution of currents between the current lead and the shunt leads to additional errors. Also, this device does not have a power supply unit for electronic equipment on the high-voltage side, which makes its operation impossible.

Известно высоковольтное цифровое устройство для измерения тока (патент на полезную модель РФ 137955, МПК G01R 19/00, 2014 г.), содержащее шунт, аналого-цифровой преобразователь, оптический приемопередатчик и оптический канал, питающий электромагнитный трансформатор и пояс Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током; преобразователь ток-напряжение, стабилизатор напряжения и блок обработки сигналов, помещенные внутрь шунта, выполненного цилиндрическим с внутренней полостью и включенного в рассечку токопровода; второй оптический приемопередатчик, маршрутизатор и блок питания, расположенные на низковольтной стороне; при этом оптический приемопередатчик помещен внутрь шунта, а блок обработки сигналов включает аналого-цифровой преобразователь; при чем питающий электромагнитный трансформатор подключен к преобразователю ток-напряжение, который соединен со стабилизатором напряжения, подключенным к блоку обработки сигналов и к первому оптическому приемопередатчику, потенциальные электроды шунта и пояс Роговского подключены к блоку обработки сигналов, который подключен к первому оптическому приемопередатчику через оптический канал соединенному со вторым оптическим приемопередатчиком, подключенным к маршрутизатору, а блок питания подключен ко второму оптическому приемопередатчику и к маршрутизатору.A high-voltage digital device for measuring current is known (patent for a utility model of the Russian Federation 137955, IPC G01R 19/00, 2014), containing a shunt, an analog-to-digital converter, an optical transceiver and an optical channel supplying an electromagnetic transformer and Rogowski belt, covering a current conductor with measured current; a current-voltage converter, a voltage stabilizer, and a signal processing unit placed inside a shunt made cylindrical with an internal cavity and included in the cut of the current lead; a second optical transceiver, router, and power supply located on the low voltage side; wherein the optical transceiver is placed inside the shunt, and the signal processing unit includes an analog-to-digital converter; wherein the supply electromagnetic transformer is connected to a current-voltage converter, which is connected to a voltage stabilizer connected to the signal processing unit and to the first optical transceiver, the potential shunt electrodes and Rogowski belt are connected to the signal processing unit, which is connected to the first optical transceiver through an optical channel connected to the second optical transceiver connected to the router, and the power supply is connected to the second optical transceiver to the sensor and to the router.

Недостатком указанного устройства является отсутствие диагностики сигнала шунта, отсутствие резервирования сигнала но постоянному току, недостаточная точность измерения тока для систем коммерческого учета электроэнергии, отсутствие синхронизации измерений с системой точного времени, отсутствие возможности работы устройства при отсутствии или малом токе в токопроводе, отсутствие многократного резервирования питания, отсутствие возможности измерения напряжения.The disadvantage of this device is the lack of diagnostics of the shunt signal, the lack of signal redundancy but direct current, insufficient accuracy of current measurement for commercial electricity metering systems, the lack of synchronization of measurements with the exact time system, the inability to operate the device in the absence or low current in the current lead, the absence of multiple power redundancy lack of ability to measure voltage.

Известно высоковольтное цифровое устройство для измерения тока (Патент на полезную модель РФ № 150386, МПК G01R 19/00, 2015 г.), принятое за прототип, содержащее шунт, аналого-цифровой преобразователь, оптический канал, питающий электромагнитный трансформатор, пояс Роговского, магнитотранзисторный преобразователь и измерительный электромагнитный трансформатор тока, охватывающие токопровод с измеряемым током; первый блок питания, первый электронный блок, блок синхронизации с системой точного времени и аккумуляторную батарею, помещенные внутрь шунта, выполненного цилиндрическим с внутренней полостью и включенного в рассечку токопровода; блок разделительных трансформаторов, помещенные внутрь опорного изолятора; маршрутизатор, второй блок питания, модуль оптической накачки и второй электронный блок, расположенные на низковольтной стороне; при этом первый электронный блок включает аналого-цифровой преобразователь, а второй электронный блок включает маршрутизатор; при чем питающий электромагнитный трансформатор подключен к первому блоку питания, подключенному к первому электронному блоку, потенциальные электроды шунта, пояс Роговского, магнитотранзисторный преобразователь, измерительный электромагнитный трансформатор тока и блок синхронизации с системой точного времени также подключены к первому электронному блоку, первый блок питания дополнительно подключен к блоку синхронизации с системой точного времени, к аккумуляторной батарее и блоку разделительных трансформаторов, модуль оптической накачки через второй оптический канал подключен к первому блоку питания, второй блок питания, подключен ко второму электронному блоку, блоку разделительных трансформаторов и модулю оптической накачки.A high-voltage digital device for measuring current is known (Patent for a utility model of the Russian Federation No. 150386, IPC G01R 19/00, 2015), adopted as a prototype containing a shunt, an analog-to-digital converter, an optical channel supplying an electromagnetic transformer, Rogowski belt, magnetotransistor a converter and a measuring electromagnetic current transformer, covering the current-conducting conductor with a measured current; a first power supply unit, a first electronic unit, a synchronization unit with an accurate time system and a battery placed inside a shunt made cylindrical with an internal cavity and included in a cut of a current lead; a block of isolation transformers placed inside the support insulator; a router, a second power supply, an optical pump module, and a second electronic unit located on the low voltage side; wherein the first electronic unit includes an analog-to-digital converter, and the second electronic unit includes a router; wherein the supply electromagnetic transformer is connected to the first power supply connected to the first electronic unit, potential shunt electrodes, Rogowski belt, magnetotransistor transducer, measuring electromagnetic current transformer and synchronization unit with the exact time system are also connected to the first electronic unit, the first power supply is additionally connected to the synchronization unit with the exact time system, to the battery and the block of isolation transformers, the optical module pumping through a second optical path connected to the first power supply, a second power supply connected to the second electronic unit, the block dividing unit transformers and optical pumping.

Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности измерения напряжения, отсутствие возможности синхронизации по сигналам 1PPS (оптическим или электрическим) и по протоколу РТР и резервирования выходного сигнала по протоколам PRP и HSR, а так же недостаточная надежность из-за отсутствия многократного резервирования питания, отсутствия резервирования датчиков тока и электронных блоков.The disadvantage of this device is the inability to measure voltage, the inability to synchronize with 1PPS signals (optical or electrical) and with the RTP protocol and with redundancy of the output signal with the PRP and HSR protocols, as well as insufficient reliability due to the lack of multiple power redundancy, lack of redundancy of sensors current and electronic components.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей при обеспечении надежной работы устройства.The technical result is to expand the functionality while ensuring reliable operation of the device.

Технический результат достигается тем, что цифровой трансформатор тока и напряжения, содержащий питающий электромагнитный трансформатор, измерительный электромагнитный трансформатор тока, магнитотранзисторный преобразователь и пояс Роговского, охватывающие токопровод с измеряемым током; цилиндрический шунт с внутренней полостью, включенный в рассечку токопровода; электронный блок, блок резервного питания, помещенные внутрь шунта; два оптических канала и блок разделительных трансформаторов, помещенные внутрь опорного изолятора; блок питания расположенный на низковольтной стороне, дополнительно содержит второй питающий электромагнитный трансформатор, второй измерительный электромагнитный трансформатор тока, второй магнитотранзисторный преобразователь, второй пояс Роговского охватывающие токопровод с измеряемым током, второй блок питания помещенный внутрь шунта, третий оптический канал и первичный преобразователь напряжения, помещенные в опорный изолятор, второй электронный блок, расположенный на низковольтной стороне, и имеющий для подключения внешних устройств не менее восьми аппаратных портов, из которых не менее четырех оптические, а первый блок питания имеет для подключения внешних устройств не менее двух аппаратных портов, из которых не менее чем один оптический, первый электронный блок включает основной и резервный блоки оцифровки, обработки и передачи данных, второй электронный блок также включает основной и резервный блоки оцифровки, обработки и передачи данных, при этом первый питающий электромагнитный трансформатор и второй питающий электромагнитный трансформатор подключены ко второму блоку питания, к первому электронному блоку подключены потенциальные электроды шунта, первый пояс Роговского, второй пояс Роговского, первый магнитотранзисторный преобразователь, второй магнитотранзисторный преобразователь, первый измерительный электромагнитный трансформатор тока, второй электромагнитный трансформатор тока, первичный преобразователь напряжения и второй блок питания, к которому подключены блок резервного питания, блок разделительных трансформаторов и через второй оптический канал первый блок питания, который также подключен к блоку разделительных трансформаторов и ко второму электронному блоку, подключенному через первый и третий оптические каналы к первому электронному блоку, при том первый и второй питающие электромагнитные трансформаторы расположены симметрично относительно цилиндрического шунта, первый и второй измерительные электромагнитные трансформаторы тока расположены симметрично относительно цилиндрического шунта, первый и второй магнитотранзисторные преобразователи расположены симметрично относительно цилиндрического шунта, первый и второй пояса Роговского расположены симметрично относительно цилиндрического шунта.The technical result is achieved in that a digital current and voltage transformer comprising a supply electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, a magnetotransistor transducer and a Rogowski belt, covering a current-carrying conductor with a measured current; a cylindrical shunt with an internal cavity included in the dissection of the current lead; electronic unit, backup power unit, placed inside the shunt; two optical channels and a block of isolation transformers placed inside the reference insulator; the power supply unit located on the low-voltage side, further comprises a second supplying electromagnetic transformer, a second measuring electromagnetic current transformer, a second magnetotransistor converter, a second Rogowski belt covering the current-conducting conductor with a measured current, a second power supply placed inside the shunt, a third optical channel and a primary voltage converter placed in reference insulator, the second electronic unit located on the low-voltage side, and having to connect external there are at least eight hardware ports, of which at least four are optical, and the first power supply has at least two hardware ports for connecting external devices, of which at least one optical, the first electronic unit includes the main and backup digitization, processing and transmission units data, the second electronic unit also includes the main and backup units for digitizing, processing and transmitting data, while the first supplying electromagnetic transformer and the second supplying electromagnetic transformer are connected potential shunt electrodes, the first Rogowski belt, the second Rogowski belt, the first magnetotransistor converter, the second magnetotransistor converter, the first measuring electromagnetic current transformer, the second electromagnetic current transformer, the primary voltage converter and the second power supply are connected to the second power supply unit, the potential electronic shunt electrodes; to which the backup power supply unit, the isolation transformer unit and the first power supply unit are connected through the second optical channel , which is also connected to the block of isolation transformers and to the second electronic block connected through the first and third optical channels to the first electronic block, while the first and second supply electromagnetic transformers are located symmetrically relative to the cylindrical shunt, the first and second measuring electromagnetic current transformers are located symmetrically with respect to a cylindrical shunt, the first and second magnetotransistor converters are located symmetrically relative to the cylinder nical shunt, the first and second Rogowski coil arranged symmetrically relative to the cylindrical shunt.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. На чертеже использованы следующие обозначения: токопровод 1, первый питающий электромагнитный трансформатор 2, первый измерительный электромагнитный трансформатор тока 3, первый магнитотранзисторный преобразователь 4, первый пояс Роговского 5, цилиндрический шунт 6, второй пояс Роговского 7, второй магнитотранзисторный преобразователь 8, второй измерительный электромагнитный трансформатор тока 9, второй питающий электромагнитный трансформатор 10, первый электронный блок 11, основной блок оцифровки, обработки и передачи данных (ООПД) 12, резервный блок ООПД 13, второй блок питания 14, блок резервного питания 15, первый оптический канал 16, третий оптический канал 17, второй оптический канал 18, блок разделительных трансформаторов 19, первичный преобразователь напряжения 20, второй электронный блок 21, основной блок ООПД 22, резервный блок ООПД 23, первый блок питания 24, опорный изолятор 25, цифровые трансформаторы тока и напряжения соседних фаз 26, GPS (ГЛОНАС) - антенна 27, устройство синхронизации, выдающее сигнал 1PPS 28, устройство синхронизации, работающее по протоколу РТР 29, устройства-потребители метрологической информации или коммутаторы 30, система собственных нужд подстанции 31, система оптической накачки 32.The essence of the utility model is illustrated in the drawing. The following notation is used in the drawing: current lead 1, first supplying electromagnetic transformer 2, first measuring electromagnetic current transformer 3, first magnetotransistor converter 4, first Rogowski belt 5, cylindrical shunt 6, second Rogovsky 7 belt, second magnetotransistor converter 8, second measuring electromagnetic transformer current 9, the second supply electromagnetic transformer 10, the first electronic unit 11, the main block of digitization, processing and data transmission (OOPD) 12, res OOPD backup unit 13, second power supply unit 14, backup power supply unit 15, first optical channel 16, third optical channel 17, second optical channel 18, isolation transformer unit 19, primary voltage converter 20, second electronic unit 21, main OOPD unit 22, redundant OOPD block 23, the first power supply 24, the reference insulator 25, digital current and voltage transformers of adjacent phases 26, GPS (GLONAS) - antenna 27, the synchronization device that outputs the signal 1PPS 28, the synchronization device operating according to the RTP 29 protocol, devices consumer metrological information Teli or switch 30, the system's own needs substations 31, optical pumping system 32.

Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока содержит токопровод 1, в рассечку которого включен цилиндрический шунт 6 (совмещен с токопроводом). Первый питающий электромагнитный трансформатор 2, первый измерительный электромагнитный трансформатор тока 3, первый магнитотранзисторный преобразователь 4, первый пояс Роговского 5 охватывают токопровод 1 с измеряемым током, являются основным комплектом датчиков. Второй пояс Роговского 7, второй магнитотранзисторный преобразователь 8, второй измерительный электромагнитный трансформатор тока 9, второй питающий трансформатор 10 также охватывают токопровод 1, являются резервнымкомплектом датчиков, и расположены симметрично основному комплекту датчиков относительно цилиндрического шунта 6. Внутрь цилиндрического шунта 6 помещены: первый электронный блок 11, включающий основной блок ООПД 12 и резервный блок ООПД 13, второй блок питания 14, блок резервного питания 15. Первый оптический канал 16, третий оптический канал 17, второй оптический канал 18, блок разделительных трансформаторов 19 и первичный преобразователь напряжения 20 помещены внутрь опорного изолятора 25. Второй электронный блок 21, включающий основной блок ООПД 22 и резервный блок ООПД 23, расположен на низковольтной стороне и имеет не менее восьми аппаратных портов, из которых не менее четырех оптические, для подключения внешних устройств. К второму электронному блоку 21 подключают следующие внешние устройства: цифровые трансформаторы тока и напряжения соседних фаз 26, GPS (ГЛОНАС)- антенна 27, устройство синхронизации, выдающее сигнал 1PPS 28, устройство синхронизации, работающее по протоколу РТР 29, устройства-потребители метрологической информации или коммутаторы 30. Первый блок питания 24 расположен на низковольтной стороне и имеет не менее двух аппаратных портов, из которых не менее чем один оптический, для подключения внешних устройств. К первому блоку питания 24 подключают следующие внешние устройства: система собственных нужд подстанции 31, система оптической накачки 32.The high-voltage digital device for measuring current contains a current lead 1, in the cut of which a cylindrical shunt 6 is included (combined with the current lead). The first supply electromagnetic transformer 2, the first measuring electromagnetic current transformer 3, the first magnetotransistor converter 4, the first Rogowski belt 5 cover the current lead 1 with the measured current, are the main set of sensors. Rogowski’s second belt 7, the second magnetotransistor converter 8, the second measuring electromagnetic current transformer 9, the second supply transformer 10 also cover the current lead 1, are a backup set of sensors, and are located symmetrically to the main set of sensors relative to the cylindrical shunt 6. Inside the cylindrical shunt 6 are placed: the first electronic unit 11, including the main OOPD block 12 and the redundant OOPD block 13, the second power supply 14, the backup power supply 15. The first optical channel 16, the third optical The channel 17, the second optical channel 18, the block of isolation transformers 19 and the primary voltage converter 20 are placed inside the reference insulator 25. The second electronic unit 21, including the main unit of the OOPD 22 and the redundant block of the OOPD 23, is located on the low-voltage side and has at least eight hardware ports, of which at least four are optical, for connecting external devices. The following external devices are connected to the second electronic unit 21: digital current and voltage transformers of neighboring phases 26, GPS (GLONAS) —antenna 27, synchronization device issuing 1PPS 28 signal, synchronization device operating according to the RTP 29 protocol, consumer devices of metrological information or switches 30. The first power supply 24 is located on the low-voltage side and has at least two hardware ports, of which at least one is optical, for connecting external devices. The following external devices are connected to the first power supply 24: the auxiliary system of the substation 31, the optical pump system 32.

Первый питающий электромагнитный трансформатор 2 и второй питающий электромагнитный трансформатор 10 подключены ко второму блоку питания 14, к первому электронному блоку 11 подключены потенциальные электроды шунта 6, первый измерительный электромагнитный трансформатор тока 3, второй электромагнитный трансформатор тока 9, первый магнитотранзисторный преобразователь 4, второй магнитотранзисторный преобразователь 8, первый пояс Роговского 5, второй пояс Роговского 7, первичный преобразователь напряжения 20 и второй блок питания 14, к которому подключены блок резервного питания 15, блок разделительных трансформаторов 19 и через второй оптический канал 18 первый блок питания 24, который также подключен к блоку разделительных трансформаторов 19 и ко второму электронному блоку 21, подключенному через первый оптический канал 16 и третий оптические канал 17 к первому электронному блоку 11.The first supply electromagnetic transformer 2 and the second supply electromagnetic transformer 10 are connected to the second power supply 14, the potential electrodes of the shunt 6, the first measuring electromagnetic current transformer 3, the second electromagnetic current transformer 9, the first magnetotransistor converter 4, the second magnetotransistor converter are connected to the first electronic block 11 8, the first Rogowski belt 5, the second Rogowski belt 7, the primary voltage converter 20 and the second power supply 14, to which a backup power supply unit 15, an isolation transformer unit 19, and through a second optical channel 18 a first power supply unit 24, which is also connected to an isolation transformer unit 19 and to a second electronic unit 21 connected through the first optical channel 16 and the third optical channel 17 to the first electronic block 11.

Первый электронный блок 11, второй блок питания 14 и блок резервного питания 15 помещены внутрь шунта 6 для исключения влияния на них электрических и магнитных полей. Первый оптический канал 16, третий оптический канал 17, второй оптический канал 18, первичный преобразователь напряжения 20 и блок разделительных трансформаторов 19 помещены в опорный изолятор 25 для обеспечения высоковольтной изоляции.The first electronic unit 11, the second power supply 14 and the backup power supply 15 are placed inside the shunt 6 to exclude the influence of electric and magnetic fields on them. The first optical channel 16, the third optical channel 17, the second optical channel 18, the primary voltage converter 20 and the block of isolation transformers 19 are placed in the reference insulator 25 to provide high-voltage isolation.

Цилиндрический шунт 6, преобразует весь спектр частот, включая постоянный ток и апериодическую составляющую с высокой точностью, первый Пояс Роговского 5 и второй Пояс Роговского 7 позволяют измерять токи в рабочих и переходных режимах. Первый магнитотранзисторный преобразователь 4 и второй магнитотранзисторный преобразователь 8 предназначены для измерения токов в переходных и аварийных режимах работы с целью снабжения информацией релейной защиты и автоматики, работают в линейном диапазоне с токами короткого замыкания высокой кратности и осуществляют преобразование тока без искажения в широком спектре частот, включая постоянную и апериодическую составляющие. Первый измерительный электромагнитный трансформатор тока 3 и второй измерительный электромагнитный трансформатор тока 9 имеют высокий класс точности (так как их магнитопроводы выполнены из нанокристаллического сплава) и предназначены для измерения токов для автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии. Первичный преобразователь напряжения 20 может быть выполнен в виде резистивного, активно-емкостного, емкостного или индуктивного делителей напряжения. Первый электронный блок 11 имеет порты для подключения основного и резервного комплекта датчиков, второго блока питания 14, оптические порты для передачи информации о токах по первому оптическому каналу 16 и для получения сигнала синхронизации по третьему оптическому каналу 17. Второй блок питания 14 имеет порты для подключения основного - первого питающего электромагнитного трансформатора 2 и резервного - второго питающего электромагнитного трансформатора 10, блока резервного питания 15, блока разделительных трансформаторов 19 и оптический порт для подключения второго оптического канала 18. Блок резервного питания 15 может включать аккумуляторную батарею и/или ионистор и/или батарейку (гальванический элемент). Второй электронный блок 21 имеет, например, следующие аппаратные порты для подключения внешних устройств: оптические порты для подключения высоковольтных цифровых устройств для измерения тока соседних фаз, порт для подключения GPS(ГЛОНАС)-антенны, порт для приема электрического сигнала синхронизации 1PPS, порт для приема оптического сигнала синхронизации 1PPS, порт для синхронизации по протоколу РТР и два порта для передачи информации о токах устройствам-потребителям метрологической информации. Вариант сигнала синхронизации (GPS(ГЛОНАС)-антенна, 1PPS (электрический), 1PPS (оптический), протокол РТР) выбирается в зависимости от источника и типа синхронизации. Два порта для передачи информации о токах устройствам-потребителям метрологической информации сделаны для того, чтобы реализовать технологии резервирования PRP и HSR. Первый блок питания 24, например, имеет аппаратные порты для подключения системы собственных нужд подстанции 31, системы оптической накачки 32, блока разделительных трансформаторов 19 и второго оптического канала 18. Первый электронный блок 11 включает два одинаковых электронный блока (основной блок ООПД 12 и резервный блок ООПД 13). Второй электронный блок 21 включает также два одинаковых электронный блока (основной блок ООПД 22 и резервный блок ООПД 23).A cylindrical shunt 6, converts the entire spectrum of frequencies, including direct current and aperiodic component with high accuracy, the first Rogowski Belt 5 and the second Rogowski Belt 7 allow you to measure currents in operating and transient modes. The first magnetotransistor converter 4 and the second magnetotransistor converter 8 are designed to measure currents in transient and emergency operation in order to provide information for relay protection and automation, operate in the linear range with short-circuit currents of high multiplicity and convert the current without distortion in a wide range of frequencies, including constant and aperiodic components. The first measuring electromagnetic current transformer 3 and the second measuring electromagnetic current transformer 9 have a high accuracy class (since their magnetic cores are made of nanocrystalline alloy) and are designed to measure currents for automated information-measuring systems for commercial accounting of electricity. The primary voltage Converter 20 can be made in the form of resistive, active-capacitive, capacitive or inductive voltage dividers. The first electronic unit 11 has ports for connecting the primary and backup set of sensors, the second power supply 14, optical ports for transmitting current information on the first optical channel 16 and for receiving a synchronization signal on the third optical channel 17. The second power supply 14 has ports for connecting the main - the first supplying electromagnetic transformer 2 and the backup - the second supplying electromagnetic transformer 10, the backup power supply unit 15, the block of isolation transformers 19 and optical unit for connecting the second optical channel 18. The backup power supply unit 15 may include a rechargeable battery and / or an ionistor and / or a battery (galvanic cell). The second electronic unit 21 has, for example, the following hardware ports for connecting external devices: optical ports for connecting high-voltage digital devices for measuring the current of neighboring phases, a port for connecting GPS (GLONAS) antennas, a port for receiving an electrical synchronization signal 1PPS, a port for receiving 1PPS optical synchronization signal, a port for synchronization using the RTP protocol and two ports for transmitting current information to the consumer devices of metrological information. The synchronization signal option (GPS (GLONAS) -antenna, 1PPS (electric), 1PPS (optical), RTP protocol) is selected depending on the source and type of synchronization. Two ports for transmitting current information to the consumer devices of metrological information are made in order to implement PRP and HSR redundancy technologies. The first power supply 24, for example, has hardware ports for connecting the auxiliary system of the substation 31, the optical pumping system 32, the isolation transformer block 19, and the second optical channel 18. The first electronic unit 11 includes two identical electronic units (the main OOPD unit 12 and the backup unit OOPD 13). The second electronic unit 21 also includes two identical electronic units (the main unit OOPD 22 and the backup unit OOPD 23).

Цифровой трансформатор тока и напряжения работает следующим образом. При протекании электрического тока по токопроводу 1 и при подаче напряжения на линию, на цилиндрическом шунте 6 наблюдается падение напряжения, в первом поясе Роговского 5 и втором поясе Роговского 7 наводятся ЭДС, равные

, на выходе первого магнитотранзисторного преобразователя 4, на выходе второго магнитотранзисторного преобразователя 8, на выходе первого измерительного электромагнитного трансформатора тока 3, на выходе второго измерительного электромагнитного трансформатора тока 9 и на верхнем плече первичного преобразователя напряжения 20 появляются напряжения, поступающие на первый электронный блок 11, который передает их на основной блок ООПД 12, где они обрабатывается в соответствии с запрограммированными алгоритмами, в том числе преобразуются в цифровую, а затем в оптическую форму. Также на первый электронный блок 11 через определенный интервал времени поступает сигнал синхронизации, передаваемый им на основной блок ООПД 12, от второго электронного блока 21 через третий оптический канал 17. Информационный поток об измеренных токе и напряжении с метками времени от первого электронного блока И через первый оптический канал 16 поступает на второй электронный блок 21, в котором передается на основной блок ООПД 22. На основной блок ООПД 22 через соответствующие аппаратные порты также поступают сигналы от цифровых трансформаторов тока и напряжения соседних фаз 26 и сигнал синхронизации в зависимости от типа используемого источника синхронизации (GPS(ГЛОНАС)-антенна или сигнал 1PPS (оптический) или сигнал 1PPS (электрический) или пакет данных, соответствующий протоколу РТР). Второй электронный блок 21 с использованием основного блока ООПД 22 обрабатывает поступившие полученные данные в соответствии с запрограммированными алгоритмами, в том числе преобразует и передает их в соответствии с используемыми протоколами обмена данными с устройствами-потребителями информации о токах (например, IEC 61850-9-2). Потребителями информации могут быть устройства релейной защиты и автоматики, устройства коммерческого учета электроэнергии и др. Передача данных может осуществляться как напрямую устройствам-потребителям информации о токах, так и через промежуточные устройства (например, коммутаторы). Первый электронный блок 11 выполняет диагностику основного блока ООПД 12 и в случае обнаружения неисправности отключает его и подключает резервный блок ООПД 13. Второй электронный блок 21 выполняет диагностику основного блока ООПД 22 и в случае обнаружения неисправности отключает его и подключает резервный блок ООПД 23. Электрический ток от первого питающего трансформатора 2 и второго питающего трансформатора 10, возникающий при протекании тока по токопроводу 1, поступает на второй блок питания 14, где осуществляется выпрямление, сглаживание, ограничение выходного напряжения. Питание для первого электронного блока 11 подается от второго блока питания 14. В свою очередь питание ко второму блоку питания 14 подается либо от первого питающего электромагнитного трансформатора 2 (нормальный режим эксплуатации), либо от второго питающего трансформатора 10 (первый источник резервного питания в случае неисправности первого питающего электромагнитного трансформатора 2), либо от блока резервного питания 15 (второй источник резервного питания). В случае, если в блоке резервного питания 15 используется аккумуляторная батарея и/или ионистор в нормальном режиме эксплуатации они подзаряжаются от второго блока питания 14. К первому блоку питания 24 подключается система собственных нужд подстанции 31 и система лазерной накачки 32. Первый блок питания 24 передает через второй оптический канал 18 оптический сигнал от системы лазерной накачки 32 второму блоку питания 14, где он соответственно, преобразуется в электрический сигнал, используемый для питания первого электронного блока 11 внутри шунта 6. Оптический сигнал от системы лазерной накачки 32 может также преобразовываться в электрический сигнал первым блоком питания 24 для питания второго электронного блока 21 на низковольтной стороне высоковольтного цифрового устройства для измерения тока. Электрический сигнал от первого блока питания 24 может быть подан на блок разделительных трансформаторов 19, а затем на второй блок питания 14. Также электрический сигнал от второго блока питания 14 может быть подан на блок разделительных трансформаторов 19, а затем на первый блок питания 24. Питание для второго электронного блока 21 подается от первого блока питания 24.A digital current and voltage transformer operates as follows. When electric current flows through the current lead 1 and when voltage is applied to the line, a voltage drop is observed on the cylindrical shunt 6, in the first Rogovsky 5 belt and the second Rogovsky 7 belt, EMF equal to

, at the output of the first magnetotransistor converter 4, at the output of the second magnetotransistor converter 8, at the output of the first measuring electromagnetic current transformer 3, at the output of the second measuring electromagnetic current transformer 9 and at the upper arm of the primary voltage converter 20, the voltages supplied to the first electronic unit 11 appear, which transmits them to the main block OOPD 12, where they are processed in accordance with the programmed algorithms, including converted to digital, and then in optical form. Also, the synchronization signal is transmitted to the first electronic unit 11 after a certain time interval, transmitted by it to the main unit of the OOPD 12, from the second electronic unit 21 through the third optical channel 17. The information stream on the measured current and voltage with time stamps from the first electronic unit And through the first the optical channel 16 enters the second electronic unit 21, in which it is transmitted to the main unit of the OOPD 22. To the main block of the OOPD 22 through the corresponding hardware ports also receives signals from digital transformers s voltage and current phases of adjacent sync signal 26 and, depending on the type of the synchronization source (GPS (GLONASS) -antenna or 1PPS signal (optical) or 1PPS signal (electric) or data packet corresponding to the PTP protocol). The second electronic unit 21, using the main unit of the OOPD 22, processes the received data in accordance with the programmed algorithms, including converts and transmits them in accordance with the used data exchange protocols with current information consumer devices (for example, IEC 61850-9-2 ) Information consumers may include relay protection and automation devices, commercial electricity metering devices, etc. Data can be transmitted both directly to current information consumer devices and through intermediate devices (for example, switches). The first electronic unit 11 performs diagnostics of the main unit of the OOPD 12 and, in the event of a malfunction, disables it and connects the backup unit of the OOPD 13. The second electronic unit 21 performs diagnostics of the main unit of the OOPD 22 and, in the event of a malfunction, disconnects it and connects the backup unit of the OOPD 23. Electric current from the first supply transformer 2 and the second supply transformer 10, which occurs when current flows through the current lead 1, it enters the second power supply 14, where rectification, smoothing, output voltage limiting. The power for the first electronic unit 11 is supplied from the second power supply 14. In turn, the power to the second power supply 14 is supplied either from the first supplying electromagnetic transformer 2 (normal operation) or from the second supplying transformer 10 (first backup power supply in case of failure the first supplying electromagnetic transformer 2), or from the backup power supply unit 15 (second backup power supply). If the backup power supply unit 15 uses a rechargeable battery and / or an ionistor in normal operation, they are recharged from the second power supply 14. The auxiliary power supply system of the substation 31 and the laser pumping system 32 are connected to the first power supply 24. The first power supply 24 transmits through the second optical channel 18, the optical signal from the laser pumping system 32 to the second power supply 14, where, respectively, it is converted into an electrical signal used to power the first electronic unit 11 inside 6. is the optical signal from the laser pump system 32 may also be converted into an electric signal the first power supply 24 to supply the second electronic unit 21 on the low voltage side of the high-voltage digital device for measuring the current. An electrical signal from the first power supply 24 can be supplied to the block of isolation transformers 19, and then to the second power supply 14. Also, an electric signal from the second power supply 14 can be supplied to the block of isolation transformers 19, and then to the first power supply 24. for the second electronic unit 21 is supplied from the first power supply 24.

Таким образом, применение резервного комплекта датчиков тока и питающего электромагнитного трансформатора, применение первичного преобразователя напряжения, дублирование электронных блоков, наличие аппаратных портов для приема электрического сигнала синхронизации 1PPS, порта для приема оптического сигнала синхронизации 1PPS, порта для синхронизации по протоколу РТР и двух портов для передачи информации о токах устройствам-потребителям метрологической информации в заявленном техническом решении обеспечивает расширение функциональных возможностей при обеспечении надежной работы устройства.Thus, the use of a backup set of current sensors and a supplying electromagnetic transformer, the use of a primary voltage converter, duplication of electronic components, the availability of hardware ports for receiving an electrical 1PPS synchronization signal, a port for receiving an optical 1PPS synchronization signal, a port for synchronization using the RTP protocol, and two ports for transmitting information about currents to devices-consumers of metrological information in the claimed technical solution provides an extension of the functional x capabilities while ensuring reliable operation of the device.

Claims

A digital current and voltage transformer comprising a supply electromagnetic transformer, a measuring electromagnetic current transformer, a magnetotransistor transducer and a Rogowski belt, covering a current conducting conductor with a measured current; a cylindrical shunt with an internal cavity included in the dissection of the current lead; electronic unit, backup power unit, placed inside the shunt; two optical channels and a block of isolation transformers placed inside the reference insulator; a power supply located on the low voltage side, characterized in that it further comprises a second supply electromagnetic transformer, a second measuring electromagnetic current transformer, a second magnetotransistor transducer, a second Rogowski belt, covering the current-carrying conductor with a measured current, a second power supply placed inside the shunt, the third optical channel and a primary voltage converter placed in a support insulator, a second electronic unit located on the low voltage side and having for I connect external devices with at least eight hardware ports, of which at least four are optical, and the first power supply has at least two hardware ports for connecting external devices, of which at least one optical, the first electronic unit includes the main and backup processing digitization units and data transmission, the second electronic unit also includes the main and backup units for digitizing data processing and transmission, with the first supplying electromagnetic transformer and the second supplying electromagnetic t the informator is connected to the second power supply, potential shunt electrodes, the first Rogowski belt, the second Rogowski belt, the first magnetotransistor converter, the second magnetotransistor converter, the first measuring electromagnetic current transformer, the second electromagnetic current transformer, the primary voltage converter and the second power supply are connected to the first electronic block to which the backup power unit, the isolation transformer unit and through the second optical channel are connected al - the first power supply, which is also connected to the block of isolation transformers and to the second electronic block connected through the first and third optical channels to the first electronic block, while the first and second power electromagnetic transformers are symmetrically relative to the cylindrical shunt, the first and second measuring electromagnetic current transformers are located symmetrically relative to the cylindrical shunt, the first and second magnetotransistor converters are located symmetrically a shunt relative to the cylindrical first and second Rogowski coil arranged symmetrically relative to the cylindrical shunt.