RU2446535C1 - Устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги - Google Patents
Устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446535C1 RU2446535C1 RU2011104421/07A RU2011104421A RU2446535C1 RU 2446535 C1 RU2446535 C1 RU 2446535C1 RU 2011104421/07 A RU2011104421/07 A RU 2011104421/07A RU 2011104421 A RU2011104421 A RU 2011104421A RU 2446535 C1 RU2446535 C1 RU 2446535C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arc
- microprocessor
- resistors
- inputs
- power
- Prior art date
Links
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 101100434411 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ADH1 gene Proteins 0.000 description 2
- 101150102866 adc1 gene Proteins 0.000 description 2
- 101150042711 adc2 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 101000643078 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) 40S ribosomal protein S9-A Proteins 0.000 description 1
- 101000729607 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) 40S ribosomal protein S9-B Proteins 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит N фотодетекторов, подключенных к входам аналого-цифровых преобразователей (АЦП) микропроцессора, N выходов которого подключены к входам соответствующих N исполнительных органов, а также дополнительно содержит N+1 резисторов одинакового сопротивления, причем фотодетекторы являются преобразователями оптического потока в электрический ток и соединены между собой параллельно через резисторы 2,…, N, фотодетекторы 1, N подключены через резисторы 1, N+1 к входам первого и второго АЦП микропроцессора, а микропроцессор выполнен с возможностью определения номера k сработавшего фотодетектора по формуле
где round(x) функция округления до ближайшего целого, U1, U2 напряжения на входах первого и второго АЦП соответственно, а также оценки мощности электрической дуги по формуле
где W - оценочное значение мощности дуги, R - сопротивление резисторов, S - коэффициент преобразования тока фотодетектора в мощность электрической дуги, цифровой выход микропроцессора подключен к индикатору электрической мощности дуги. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной защиты комплектных распределительных устройств (КРУ) для обнаружения факта возникновения, определения местоположения и оценки мощности электрической дуги.
В настоящее время дуговые замыкания в шкафах комплектных распределительных устройств являются наиболее разрушительным видом аварий, происходящих в электроэнергетике. Полное исключение таких аварий за счет технических средств невозможно по экономическим причинам. Единственное средство, позволяющее существенно уменьшить разрушения является применение устройств дуговой защиты, осуществляющих быстрое отключение питания с аварийных цепей КРУ.
В современных условиях устройство дуговой защиты должно фиксировать момент возникновения дуги, определять ее местоположение внутри КРУ с точностью до отсека и оценивать ее мощность. Это позволяет минимизировать повреждения от электрической дуги, а также по известному местоположению и мощности дугового замыкания определять алгоритм действия релейной защиты (селективность отключения, работу аппаратов повторного включения, включения резерва и т.д.).
Известен волоконно-оптический датчик открытой электрической дуги [1], в которых чувствительным элементом, реагирующим на световую вспышку электрической дуги, является протяженный волоконный световод со светопроницаемой оболочкой, противоположные концы которого оптически подключены к соответствующим фотодетекторам. Определение местоположения электрической дуги производится по логарифму отношения мощностей оптических сигналов на противоположных концах световода. Оценка мощности электрической дуги осуществляется по логарифму произведения мощностей оптических сигналов на противоположных концах световода. Недостатком данного устройства является низкая точность определения местоположения электрической дуги из-за неоднородных дефектов по длине волоконного световода, которые не позволяют точно определить отсек, в котором произошла дуга.
Известно устройство дуговой защиты комплектного распредустройства [2], состоящего из фотодатчиков, включенных по балансовой схеме и измерительного органа, реагирующего на напряжение различной полярности. Данное устройство позволяет селективно определять ячейки четных и нечетных номеров. Недостатком данного устройства является недостаточная селективность и невозможность оценивать мощность электрической дуги.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство централизованной дуговой защиты электроустановок корпусной конструкции [3], в котором три фотодатчика подключены через балластные резисторы входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен через дешифратор к трем выходным органам. Данное устройство позволяет определять отсек, в котором произошла электрическая дуга.
Недостатком прототипа является отсутствие информации о мощности электрической дуги.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является расширение функциональных возможностей устройства, а именно обеспечение возможности одновременного определения отсека КРУ, в котором произошла электрическая дуга, и оценки мощности электрической дуги.
Технический результат достигается тем, что устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги, содержащее N фотодетекторов, подключенных к входам аналого-цифровых преобразователей микропроцессора, N выходов которого подключены к входам соответствующих N исполнительных органов, дополнительно содержит N+1 резисторов одинакового сопротивления, причем фотодетекторы являются преобразователями оптического потока в электрический ток и соединены между собой параллельно через резисторы 2,…, N, фотодетекторы 1, N подключены через резисторы 1, N+1 к входам первого и второго аналого-цифрового преобразователя микропроцессора, а микропроцессор выполнен с возможностью определения номера k сработавшего фотодетектора по формуле
где round(x) - функция округления до ближайшего целого,
U1, U2 - напряжения на входах первого и второго аналого-цифровых преобразователя соответственно, а также оценки мощности электрической дуги по формуле
где W - оценочное значение мощности дуги,
R - сопротивление резисторов,
S - коэффициент преобразования тока фотодетектора в мощность электрической дуги, цифровой выход микропроцессора подключен к индикатору электрической мощности дуги.
Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже Фиг.1.
Устройство состоит из N фотодетекторов 11,…,N, являющихся преобразователями оптического потока в электрический ток, которые соединены между собой параллельно через резисторы 22,…,N. Фотодетекторы 11 и 1N параллельно подключены через резисторы 21, 2N+1 к входам аналого-цифровых преобразователей АЦП1 и АЦП2 микропроцессора 5, соответственно. Выходы микропроцессора KAHAЛ1,…,N подключены к входам соответствующих исполнительных органов 61,...,N. Фотодетекторы 11,…,N расположены в отсеках КРУ, в которых может возникнуть электрическая дуга. Сопротивление всех резисторов одинаково 21,…,N+1 и равно R. К цифровому выходу микропроцессора 5 подключен индикатор мощности электрической дуги 7.
В отсутствие электрической дуги фотодетекторы 11,…,N не выдают электрического тока, напряжения на резисторах 21, 2N+1 равно нулю. Микропроцессор 5 осуществляет циклический опрос аналого-цифровых преобразователей АЦП1 и АЦП2 с преобразованием напряжения на резисторах 21, 2N+1 в цифровой код. Цифровые сигналы, полученные на каждом цикле опроса, сравниваются с пороговыми уровнями. Если пороговые уровни не превышаются, то пусковые сигналы на исполнительные органы не выдаются. В отсутствие пусковых сигналов исполнительные органы находятся в режиме ожидания и никаких действий не выполняют, а индикатор мощности электрической дуги 7 отображает сигнал отсутствия дуги.
При возникновении электрической дуги, например, в k-ом отсеке одного из шкафов КРУ, оптический поток световой вспышки от нее попадает на расположенный в этом отсеке фотодетектор 1k, где преобразуется в электрический ток Iph. Этот ток разбивается на два сигнала Iph1 и Iph2:
Сигнал тока Iph1 распространяется по резисторам 21,…k-1 и создает на резисторе 21 напряжение U1.
U1=Iph1·R.
Сигнал тока Iph2 распространяется по резисторам 2k,…,N-1 и создает на резисторе 2N+1 напряжение U2:
U2=Iph2·R.
Подставляя значения U1, U2 в формулу (1), нетрудно получить величину тока фотодетектора Iph:
Полагая, что ток фотодетектора пропорционален падающему на его светочувствительный слой световому потоку, а поток, в свою очередь, функционально связан с мощностью электрической дуги, то по определенному значению Iph можно оценить мощность электрической дуги по формуле:
где W - оценочное значение мощности дуги; R - сопротивление резисторов; S - коэффициент преобразования тока фотодетектора в мощность электрической дуги. Зарегистрированное значение W отображается на индикаторе мощности электрической дуги 7.
Напряжение U на выходе фотодетектора 1k, будет равно
U=Iph1·kR=Iph2·(N-k+1)R.
Отсюда по измеренным значениям U1, U2 можно найти значение для k:
Микропроцессор 5 измеряет значения U1, U2, проводит сравнение их с пороговыми значениями. При возникновении электрической дуги эти значения должны быть выше пороговых величин. Если это так, то микропроцессор вычисляет по формуле (3) значение k и выдает сигнал по выходу КАНАЛk в исполнительный орган 6k, который производит отключение k-го отсека одного из шкафов КРУ, где произошла дуга, от высоковольтного питания, а также по формуле (2) вычисляет величину W и визуализирует ее на индикаторе 7.
В заявляемом устройстве в качестве фотодетекторов 11,…,N может быть использован фотодиод ФД7К.
В качестве резисторов 21,…,N+1 можно использовать любые резисторы с номиналом, меньшим 10 кОм, и рассеиваемой мощностью до 3 Вт.
Микропроцессор 5 может быть построен на базе микросхемы ADUC841 фирмы AnalogDevuces, имеющий встроенные аналого-цифровые преобразователи.
В качестве исполнительных органов 61,…,6N можно использовать промежуточное электромеханическое реле РП21.
В качестве индикатора мощности электрической дуги 7 можно использовать жидкокристаллический модуль МТ-16S2H.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно определять светоизолированный отсек КРУ, в котором произошла электрическая дуга с оценкой ее мощности.
Источники информации
1. Волоконно-оптический датчик открытой электрической дуги. Патент РФ на изобретение №2237332, 07.10.2002, МКИ7 Н02Н 7/26.
2. Устройство дуговой защиты комплектного распредустройства. Патент РФ на изобретение №2024148, 09.03.1992, МКИ5 Н02Н 7/22.
3. Устройство централизованной дуговой защиты электроустановок корпусной конструкции. Патент РФ на изобретение №2024149, 03.04.1992, МКИ5 Н02Н 7/22.
Claims (1)
- Устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги, содержащее N фотодетекторов, подключенных к входам аналого-цифровых преобразователей микропроцессора, N выходов которого подключены к входам соответствующих N исполнительных органов, отличающееся тем, что дополнительно содержит N+1 резисторов одинакового сопротивления, причем фотодетекторы являются преобразователями оптического потока в электрический ток и соединены между собой параллельно через резисторы 2, …, N, фотодетекторы 1, N подключены через резисторы 1, N+1 к входам первого и второго аналого-цифрового преобразователя микропроцессора, а микропроцессор выполнен с возможностью определения номера k сработавшего фотодетектора по формуле
где round(x) - функция округления до ближайшего целого;
U1, U2 - напряжения на входах первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответственно, а также оценки мощности электрической дуги по формуле
,
где W - оценочное значение мощности дуги;
R - сопротивление резисторов;
S - коэффициент преобразования тока фотодетектора в мощность электрической дуги, цифровой выход микропроцессора подключен к индикатору электрической мощности дуги.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011104421/07A RU2446535C1 (ru) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | Устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011104421/07A RU2446535C1 (ru) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | Устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2446535C1 true RU2446535C1 (ru) | 2012-03-27 |
Family
ID=46031008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011104421/07A RU2446535C1 (ru) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | Устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2446535C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3311833A1 (de) * | 1983-03-31 | 1984-10-04 | Felten & Guilleaume Energietechnik GmbH, 5000 Köln | Auf einen lichtbogenstoerfall ansprechende ausloeseeinrichtung in einer schaltanlage |
| RU2024149C1 (ru) * | 1992-04-03 | 1994-11-30 | Владимир Иванович Нагай | Устройство централизованной дуговой защиты электроустановок корпусной конструкции |
| RU2237332C2 (ru) * | 2002-10-07 | 2004-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" | Волоконно-оптический датчик открытой электрической дуги |
| RU2379811C1 (ru) * | 2008-04-22 | 2010-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Устройство дуговой защиты |
| US7747354B2 (en) * | 2003-01-06 | 2010-06-29 | General Electric Company | Circuit protection system |
-
2011
- 2011-02-09 RU RU2011104421/07A patent/RU2446535C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3311833A1 (de) * | 1983-03-31 | 1984-10-04 | Felten & Guilleaume Energietechnik GmbH, 5000 Köln | Auf einen lichtbogenstoerfall ansprechende ausloeseeinrichtung in einer schaltanlage |
| RU2024149C1 (ru) * | 1992-04-03 | 1994-11-30 | Владимир Иванович Нагай | Устройство централизованной дуговой защиты электроустановок корпусной конструкции |
| RU2237332C2 (ru) * | 2002-10-07 | 2004-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" | Волоконно-оптический датчик открытой электрической дуги |
| US7747354B2 (en) * | 2003-01-06 | 2010-06-29 | General Electric Company | Circuit protection system |
| RU2379811C1 (ru) * | 2008-04-22 | 2010-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Устройство дуговой защиты |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102090482B1 (ko) | 계전기 융착 감지장치 및 감지방법 | |
| JP6874714B2 (ja) | 光検出器及び光学測距装置 | |
| CN103532616A (zh) | 一体化光缆故障检测装置 | |
| JP5635870B2 (ja) | 反射型フォトセンサを用いた位置検出装置 | |
| WO2018181013A1 (ja) | 光検出器 | |
| JP2016538547A (ja) | 光学的電流センサを使用する電力変圧器 | |
| ES2796364T3 (es) | Procedimiento y dispositivo de detección de un arco eléctrico en una instalación fotovoltaica | |
| KR100551656B1 (ko) | 전지 충방전 감시용 회로, 및 전지 충방전 감시 방법 | |
| RU2446535C1 (ru) | Устройство дуговой защиты с определением местоположения и мощности электрической дуги | |
| US20220060649A1 (en) | Sensor arrangement and method for dark count cancellation | |
| Knight et al. | A high voltage divider having an uncertainty of 5 ppm at 100 kV | |
| US8704525B2 (en) | Current based overvoltage and undervoltage detector | |
| JP5833691B2 (ja) | Ｒｍｓ検出器及びそれを適用した回路遮断器 | |
| US9891606B2 (en) | Method and system for transmitting position switch status signal | |
| JP2011209273A (ja) | 電圧検出回路及びその方法 | |
| KR100906958B1 (ko) | Ａｄｃ의 신호 변환 방법과 이를 이용한 조도 측정 방법 및조도 센서 | |
| RU2377581C1 (ru) | Способ измерения и контроля сопротивления изоляции изолированных от земли (корпуса) силовых электрических сетей переменного тока под рабочим напряжением и устройство для его реализации | |
| ES2698051T3 (es) | Sensor de tensión de fibra óptica | |
| JP6614684B2 (ja) | 電磁波検出装置 | |
| RU2539963C1 (ru) | Волоконно-оптическое устройство дуговой защиты с определением местоположения электрической дуги | |
| US11747374B2 (en) | Overcurrent detector | |
| CN210243724U (zh) | 具有噪声抑制功能的采样示波器 | |
| JP2012156659A (ja) | 電流検出回路 | |
| CN114001927A (zh) | 一种采用磁光开关的保偏光纤光学测量系统 | |
| JP5546986B2 (ja) | 絶縁検査装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190210 |