Устройство для контроля износа конденсаторов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА КОНДЕНСАТОРОВ установки продольной емкостной компенсации, содержащее датчик напряжения, реле напряжения с зависимой выдержкой времени, отличающееся тем, что, с цепью повышения надеж .ности и достоверности контроля, в него дополнительно введены датчик температуры окружающей среды, коммутатор датчиков, аналого-цифровой преобразователь, формирователь импульсов управления, таймер периоди-. ческого запуска, решающий и регистрирующий блоки, причем первые два входа коммутатора подключены к датчикам напряжения и температуры окружающей среды, а третий вход через блок управления - к таймеру периодического запуска, при этом выход коммутатора подключен к аналого-цифровому преобразователю,. соединенному с информационным входом решающего блока, состоящего из последовательно соединенных блока памяти, вычисли- ;3 тельного блока температуры конденсатора5 .блока произведения этой темпе- ff ратуры на напряжение, блока возведения в степень этого произведения и блока интегрирования, при этом запускающий вход решающего блока подключен к формирователю импульсов управления, а выход - к регистрирующему блоку. 4::. сл 4 о сд

(l9> SU (I1,) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5l) Н 02 Н 7 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 361 2505/24-0? (22) 30.06.83 (46) 15.03.85. Бюл. N- 10 (72) Л.А. Синицына и Л.A. Герман (53) 62.1.316.925(088.8) (56) 1. Кучинский Г.С., Назаров И.И., Назаров Г.Т., Переселенцев В.И.

Силовые электрические конденсаторы.

И., "Энергия", 1975.

2, Бородулин В.M. Герман Л.А.

Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог переменного тока., И., "Транспорт", 1976, с. 1.36.

I (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ИЗНОСА КОНДЕНСАТОРОВ установки продольной емкостной компенсации, содержащее датчик напряжения, реле напряжения с зависимой выдержкой времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и достоверности контроля, в него дополнительно введены датчик температуры окружающей среды, коммутатор датчиков, аналого-цифровой преобразователь, формирователь импульсов управления, таймер периоди-, ческого запуска, решающий и регистрирующий блоки, причем первые два входа коммутатора подключены к датчикам напряжения и температуры окружающей среды, а третий вход через блок управления — к таймеру периодического запуска, при этом выхоц коммутатора подключен к аналого-цифровому преобразователю,. соединенному . с информационным входом решающего блока, состоящего из последовательно соединенных блока памяти, вычислительного блока температуры конденсатора, блока произведения этой температуры на напряжение, блока возведе- ния в степень этого произведения и блока интегрирования, при этом запускающий вход решающего блока подключен к формирователю импульсов управления, а выход — к регистрирующему блоку.! 1145405 3

Изобретение относится к электро- напряжения с завис энергетике, в частности к устройст- времени, которое пи вам защиты и автоматики установок ка напряжения, выпо проводольной емкостной компенсации трансформатора напр электрифицированных железных дорог. ного к батарее конд

Известны различного типа устройст- недопустимых перегр ва, контролирующие температуру кон- щих уменьшение срок денсаторов, которая является одним из саторов, исполнител показателей износа конденсаторов, дит конденсаторы из и при повьппении ею допустимого зна- 10 Недостаток устро чения выводящие конденсаторы .из ра- ся в том, что не уч боты и . жимы работы в услов

Недостаток известных устройств тяговой нагрузки. О состоит в том, что они не контроли- конденсатор в отдел руют другой показатель износа кон- 13 мени перегружен, а денсаторов — его напряжение. Относи- мя остается в режим тельный износ конденсаторов равен номинальных, то цел б где — действительный срок службы; — номинальный срок службы;

U — - напряжение на конденсаторе;

6 — температура диэлектрика кон- денсатора.

Если весь диапазон нагрузки разбить на и малых интервалов с заменой

его прямоугольным графиком, то средний износ определяется 30 и ,K X, где Х вЂ” степень износа за i-й ин1 тервал.

Температура диэлектрика конденса- тора в конце i-го интервала определя" ется

40 имой выдержкой тается от датчилненного на базе яжения, подключененсаторов ° При узках, вызываюа службы конденьный орган вывоработы (21 . йства за-.,лючаетитываются все реиях неравномерной чевидно, если ьные моменты врев остальное врее нагрузок меньше есообразно, чтобы среднии износ оставался нормальным.

Кроме того, данное устройство не учитывает влияния температуры конденса- торов, зависящей от температуры внешней среды, также влияющей на срок службы конденсаторов. Кроме того, все указанные устройства.не выявля.ют действительную степень износа конденсаторов и поэтому не могут решить вопрос о необходимости увеличить или уменьшить мощность установки продольной компенсации.

Белль изобретения — повышение на-. дежности и достоверности контроля износа конденсаторов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик напряжения, реле напряжения с зависимой выдержкой времени, дополнительно введены датчик температуры окружающей среды, коммутатор датчиков, аналого-цифровой преобразователь, формирователь импульсов управ9-9 Ыр+(е -kU21e (2) где 6 Π— температура окружающей среды;4

k — коэффициент, учитывающий tg3, емкостное и тепловое сопротивление конденсатора;

Т вЂ” тепловая постоянная конденсатора; 50 — длительность 1-го интервала;

8;„- температура конденсатора в начале i-ro интервала.

Наиболее близким к предлагаемому Ы является устройство защиты установок продольной емкостной компенсации от перегрузок с использованием реле ления, таймер периодического запуска, решающий и регистрирующий блоки, причем первые два входа коммутатора подключены к датчикам напряжения и температуры окружающей среды, а третий вход — через блок управления к

:таймеру периодического запуска, при этом выход коммутатора подключен к аналого-цифровому преобразователю, соединенному с информационным входом решающего блока, состоящего иэ последовательно соединенных блока памяти, вычислительного блока, температуры конденсатора, блока произведения этой температуры на напряжение, блока возведения в степень этого произведения и блока интегрирования, при этом запускающий вход решающего, 1145405 4 на напряжение, а в блоке 14 возведения в степень определяется значе ние износа конденсатора в текущий момент как степень указанного произведения. В блбке 15 интегрирования происходит накопление значений износа конденсатора. Эти данные поступают на регистрирующее устройство 16, коropoe в случае отклонения сущест10 вующего износа конденсатора от нормального дает исполнительному органу 4 команду на отключение (или переключение) конденсаторной батареи.

При номинальных значениях напряже15 ния U и температуры диэлектрика конденсатора 9н срок службы послед". него равен

Х =A(U..ee)УЛ.. блока подключен к формирователю импульсов управления, а выход — к регистрирующему блоку.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство состоит,из подключенного к конденсаторной батарее 1 установки продольной емкостной компенсации (УПК) трансформатора-датчика 2 напряжения, соединенного с реле 3 напряжения, к которому подключен исполнительный орган 4.

Датчик 5 температуры окружающей среды связан с коммутатором 6, соединенным также с датчиком 2 напря жения. К коммутатору также подключены формирователь 7 импульсов управ ления и таймер 8 периодического запуска. Выход коииутатора подключен к аналого-цифровому преобразователю 9, соединенноиу с одним из входов решающего блока 10, состоящего иэ блока 1 1 памяти, вычислительного блока 12, -блока 13 умножения, блока 14 возведения в степень, бло- 25 ка 15 интегрирования, выход решающего блока связан с блоком 16 регистрации износа конденсаторов соединенным также с исполнительным органом. ЗО

Устройство работает следующим ,образом.

К конденсаторной батарее 1 установки продольной еикостной компенсации {УПК) подключен трансформатор 2 35 напряжения, связанный с реле 3 напряжения, которое с выдержкой времени выдает сигнал исполнительному органу 4 на отключение конденсаторной ба- тареи. Согласно модели износа кон- 40 денсаторов (1) и (2) устройство дополнительно снабжено датчиком 5 температуры окружающей среды. Таймер 8 осуществляет периодический с заданной выдержкой времени t запуск уст- 45 ройства. С помощью формирователя 7 импульсов управления коммутатор 6 производит поочередный опрос датчиков 2 напряжения и 5 температуры окружащей среды. Преобразованные в 50 цифровой код с помощью аналого-циф.рового преобразователя 9 сигналы датчиков поступают в блок 11 памяти решающего устройства 10. В вычислительном блоке 12 определяется темпе- SS ратура диэлектрика конденсатора, блок 13 произведения осуществляет ум.ножение температуры конденсатора

С т1

"и ц 6„1 где С -.сопзС.

Для другого режима работы конденсатора

С

qu elò,r

Тогда относительный износ составляет.1 где А -»

М h

Для конденсаторов КСП-0,66-40, применяемых в УПК, U =12 660 В, 9 = 95 С.

Если в интервале i конденсатор работает при напряжении Ug и температуре,, то относительный износ его за этот интервал равен

Блок 15 интегрирования суммирует вычисленные значения (U; 8 „ ), ведет счет числа интервалов и и вычисляет за отработанное число интервалов средний относительный износ конденсатора

Для условий тяговой нагрузки интервал времени, определяемый таймером, целесообразно принять 1-3 иин.:

Таким обуаэом, суммирование и определение Х происходит на каждом

1145405 интервале, т.е. через 1-3 мин, и, например, по истечении масяца (года) из блока 15 в регистрирующее устройство 16 поступает информация о среднем относительном износе за месяц 5 (год). Расчет среднего значения относительного износа за, какой-либо период (сутки, месяц, год) определяется по формуле

z,х;

Х =

Относительный износ на.интервале определяется по формуле !

5 и Н 77, x;= — „- (u;e;I, C — напряжение и температура диэлектрика 20 конденсатора в конце

i-го интервала. и, ; — срок службы конденсатора при U и 6, .

Температура диэлектрика 6, рассчи- 5 тывается по формуле (2).

Формирователь 7 импульсов управле ния служит для управления опросом датчиков и записи их информации в па-30 мять решающего устройства 10. По сигналу таймера 8 периодически в каждый интервал блок 7 управления выдает адресную команду коммутатору 6 для опроса первого датчика. Преобразован-З5 ная в цифровой код с помощью аналого-. цифрового преобразователя 9 информация датчика по сигналу блока 7 управления записывается в блок 11 памяти решающего устройства 10, после че- 40 го формирователь 7 импульсов управле" . ния выдает следующую адресную команду коммутатору 6 для опроса следующего датчика. Таким образом, блок 7 управления позволяет производить поочередный опрос датчиков, запись их в память решающего устройства и может быть выполнен, например, на базе

БИСинтерфейса.

Формирователь 7 импульсов управления связан с решающим устройством 10 для его периодической подготовки принимать информацию из аналогоцифрового преобразователя 9. Кроме того, эта связь обеспечивает накопление числа запусков (или числа интервалов n) в решающем устройстве 10 (точнее в блоке 15).

Таким образом, по заданному алгоритму осуществляется контроль износа конденсаторов. В качестве решающего устройства может быть применен специализированный микропроцессор (например "Электроника MK-64"). Эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что оно позволяет следить за состоянием конденсаторов как по перегрузочным, так и по износовым характеристикам. В результате повышается надежность работы конденсаторов.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет оценить износ конденсаторов и после достаточно дпительного периода (несколько месяцев, год) указывает на необходимость уменьшить или увеличить мощность УПК.

Предлагаемое устройство выполнено на базе специализированного программируемого микрокалькулятора

"Электроника NK-64" с аналого-цифровым преобразователем, к которому подсоедийены датчик напряжения, датчик температуры окружающей среды кон денсатора и таймер. При применении устройства на УПК тяговой подстанции мощность УПК повышается на 14Х., 1145405

Составитель В. Зимаков

Редактор И. Рыбченко Техред А.Ач Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1182/39 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4