Устройство для обнаружения участка повреждения изоляции в кабелях

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного определения участка повреждения изоляции шахтных высоковольтных кабелей 6 кВ. Целью изобретения является повышение электробезопасности обнаружения участка повреждения изоляции асимметричных шахтных кабелей, напряжением 6-10 кВ в рабочем режиме эксплуатации и надежности электроснабжения горных машин и комплексов. Поставленная цель достигается тем, что устройство имеет несколько измерительных трактов, каждый из которых содержит трансформатор 1 тока нулевой последовательности, выпрямитель 2, источник 3 питания, делитель 4, блок 8 адреса, аналого-цифровой преобразователь 5, блок 7 сравнения, первый преобразователь 6 кода, второй преобразователь 9 кода, перечисленные блоки представляют собой измерительный блок 10. По результатам измерений обнаруживают искомые повреждения изоляции в кабелях. 2 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (11) (s1)s G 01 R 31/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4798309/21 (22) 28.02.90 (46) 07.04.92,Бюл. N 13 (71) Московский горный институт и Научноисследовательский институт "Титан" (72) К:).Г.Бацежев, Д.Н.Чучелов, С.Д.Уманский и С.Г.Лаевский (53) 621.317.3 (088.8) (56) Патент США

N. 3771049, кл..G 01 R 31/08, 1973.

Патент США

М 4110683, кл. G 01 R 31/08, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ

УЧАСТКА ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ В

КАБЕЛЯХ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного определения участка повреждения изоляции шахтных высоковольтных кабелей 6 кВ. Целью изобретения является повышение электробезопасности обнаружения участка повреждения изоляции асимметричных шахтных кабелей, напряжением

6 — 10 кВ в рабочем режиме эксплуатации и надежности электроснабжения горных машин и комплексов. Поставленная цель достигается тем, что устройство имеет несколько измерительных трактов, каждый из которых содержит трансформатор 1 тока нулевой последовательности, выпрямитель

2, источник 3 питания, делитель 4, блок 8 адреса, аналого-цифровой преобразователь

5. блок 7 сравнения, первый преобразователь 6 кода, второй преобразователь 9 кода, перечисленные блоки представляют собой измерительный блок 10. По результатам измерений-обнаруживают искомые повреждения изоляции в кабелях. 2 ил.

1725169

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного определения участка повреждения изоляции шахтных кабелей.

Известно устройство для определения участка повреждения, которое обеспечивает указание места повреждения в кабеле.

При этом кабель пропускается через отверстия множества разнесенных трансформаторных датчиков, соединенных с индикаторными элементами. При наличии повреждения в кабеле соответствующий индикаторный элемент обеспечивает визуальную индикацию поврежденного участка кабеля. В качестве индикаторов используются электронные лампы, которые начинают светиться при возникновении повреждения на участке кабеля, что не удовлетворяет более высокому уровню требований электрогазопылевзрывобезопасности шахт.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для обнаружения участка повреждения изоляции в кабелях, содержащее источник питания с последовательно присоединенным резистором, несколько измерительных каналов, каждый из которых включает трансформатор тока нулевой последовательности, установленный в заданной точке вдоль кабеля, множество резисторов по числу трансформаторов, триггерные схемы, датчики напряжения, двухполупериодные выпрямители, шины информации и адреса блока управления и анализа результата контроля, Недостатком известного устройства является необходимость использования дополнительного источника постоянного напряжения, что недопустимо по технике безопасности в шахтах. Кроме того, используемые в устройстве пороговые схемы срабатывают при наличии замыкания, что не позволяет заблаговременно определять поврежденный участок в рабочем режиме эксплуатации, Цель изобретения — повышение надежности и электробезопасности обнаружения участка повреждения изоляции.

Указанная цель достигается;ем, что известное устройство для обнаружения участка повреждения изоляции в кабелях, содержащее несколько ..злерительных каналов, каждый иэ которых включает трансформатор токЗ н левой последовательности, устанавливаемые в заданных точках вдоль кабеля, выпрямитель, источник питания, шины информации и адреса управления и анализа результата контроля, снабжено делителем, аналогоцифровым преобразователем, первым преобразователем кода, последовательно соединенными между собой, и блоком адреса, блоком сравнения и вторым преобразователем кода. В качестве источника питания ис5 пользуется преобразователь напряжения в напряжение, при этом выходтрансформатора тока нулевой последовательности через параллельно включенный выпрямитель соединен с входом делителя, который соединен

10 с входом преобразователя напряжения в на пряжение, три опорных вывода которого подключены к аналого-цифровому преобразователю, один из которых присоединен к блоку адреса, к первому и второму преобра15 зователям кода и блоку сравнения, информационные выходы которого соединены с выходами блока адреса и второго преобразователя кода, а выход подключен к второму входу первого преобразователя кода, при2р чем выходы первых преобразователей кода каждого измерительного канала соединены с шиной информации блока управления и анализа результата контроля, входы же вторых преобразователей кода — с шиной адре25 са блока управления и анализа результата контроля.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — алгоритм функционирования устройства определения

3р участка повреждения изоляции в кабелях.

Устройство имеет несколько N измерительных трактов, каждый из которых содержит трансформатор 1 тока нулевой

35 посл едо вател ьн ости (TTH П), в ы и ря митель 2, преобразователь 3 напряжения в напряжение, делитель 4, аналогоцифровой и реобразовател ь 5 (АЦП), первый преобразователь б кода, блок 7

40 сравнения, блок 8 адреса, второй преобразователь 9 кода, перечисленные блоки представля от собой измерительный блок

10, блок ".1 управления и анализа результата контроля, Количество измерительных

45 трактов определяется нагрузочной способностью используемого преобразователя кода идлиной выделяемых для контроля участков кабеля, необходимых для обеспечения требуемого уоовня электробезопас50 ности.

Для исключения влияния блуждающих токов на работу трансформатора 1 тока нулевой последовательности целесообразно заземление металлических оболочек его первичной обмотки выполнять ниже места установки на контролируемом кабеле, куда подсоединяется заземля ющий про водни к корпуса, Преобразователь 3 напряжения в напряжение имеет три стабилизатора на1725169

35

55 пряжения, имеющих общее входное напряжение и выходные напряжения соответственно +5 В; +15 В; -15 В. Стабилизаторы собраны на микросхемах серии К142ЕН.

АЦП 5 может быть реализован на микросхеме типа К 1113 ПВ 1. Блок 7 сравнения производит поразрядное сравнение логических значений адресных слов, поступающих с выходов блока 8 адреса и второго преобразователя 9 кода, и при их совпадении выдает сигнал (логическую "1") на выход.

Таким образом, на каждой паре соответствующих разрядов входных адресных слов необходимо реализовать логическую функцию Fl= А BiVAI Вь где А и  — логические значения разрядов, а затем с помощью схемы И на восьми входах (i=0, ..., 7) получить сигнал о совпадении адресов (логическую

"1"), Указанную схему можно достаточно легко реализовать на микросхемах малой степени интеграции (например, на серии К

155), либо использовать одну микросхему средней степени интеграции КМ 559 СК 1—

8-разрядная схема сравнения.

Блок 8 адреса представляет собой набор из восьми переключателей, подающих на выход уровень либо логического нуля, либо логической единицы. Таким образом можно сформировать любой восьмиразрядный код — адресное слово. В каждом измерительном канале оно должно быть свое для идентификации каждого участка высоковольтного кабеля, Первый и второй преобразователи 6 и

9 кода могут быть реализованы с помощью серийно выпускаемого устройства интерфейсного "Электроника МС 4604"

ОХМ3.852,134. При этом один из каналов обмена должен быть установлен только на прием, а другой только на передачу последовател ьн ых кодов. Указа нн ые блоки стыкуются с каналом блока 11 управления и анализа результата контроля типа "Электроника — 60", т.е. типа интерфейса по каналу передачи со стороны блока 11 управления и анализа результата контроля. Таким образом, в качестве блока 11 управления и анализа результата контроля могут быть использованы "Электроника — 60", ДВК вЂ” 2, ДВК вЂ” 3.

Устройство работает следующим образом.

Первичной обмоткой трансформатора

1 тока нулевой последовательности является кабель, который находится под рабочим напряжением. Ток вторичной обмотки выпрямляется выпрямителем 2. Напряжение постоянного тока поступает на преобразователь 3 напряжения в напряжение, в котором вырабатываются требуемые для питания остальных блоков величины напряжений (+15 В; +5 В; -15В), а также на делитель 4 для получения нормализованного сигнала (Π— 10 В), пропорционального входному напряжению. Выход делителя 4 подключен на вход АЦП 5, в котором осуществляется преобразование напряжения в двоичной 8-разрядный код. Для подачи в блок 11 управления и анализа результата контроля этого кода его необходимо преобразовать в последовательность импульсов, в которой "1" соответствует наличию импульсов, а "0" — отсутствию. Эта операция реализуется первым преобразователем 6 кода при наличии разрешающего сигнала с блока 7 сравнения.

Разрешающий сигнал формируется блоком 7 сравнения при совпадении 8-разрядного кода, поступающего с блока 8 адреса и 8-разрядного кода с выхода второго преобразователя 9. Код на выходе блока 8 адреса устанавливается с помощью перемычек, Код на выходе второго преобразователя 9 является результатом преобразования последовательного кода адреса в виде последовательности импульсов, периодически выдаваемого блоком 11 управления и анализа результата контроля через общую адресную шину во всеобщие измерительные тракты. При этом алгоритм обнаружения поврежденного участка кабеля имеет следующую последовательность действий.

Блок 11 управления и анализа результата контроля в определенной последовательности выдает на адресную шину коды адресов общих измерительных трактов устройства. В этом измерительном тракте устройства, адрес которого подан на шину адресов, происходит срабатывание блока

7 сравнения и по соответствующему разрешаемому сигналу на шину информации выдается код напряжения. пропорционального величине протекающего тока. Блок 11 управления и анализа результата контроля запоминает этот код и идентифицирует его конкретному адресу. Таким образом осуществляется циклический опрос по максимуму значения тока по всем общим измерительным трактам до N, охватывающим контролируемый кабель целиком. При наличии поврежденного участка увеличивается величина тока в соответствующих общих измерительных трактах, расположенных рядом с этим участком, а следовательно, будут мен ьше токи в других общих измерительных трактах. На основании анализа результата контроля измеренных значений тока можно обнаружить поврежденный участок кабеля.

Это становится возможным не только в слу1725169

55 чае глухого замыкания на землю, но возможно обнаружить поврежденный участок при любом уменьшенном переходном сопротивлении изоляции, не вызвавшего пробоя изоляции кабеля. Вышесказанное позволяет путем прогнозирования заблагов реме н ного выя влять и и редуп реждать повреждения шахтных кабелей в, рабочем режиме эксплуатации.

Исходными данными для программы в соответствии с фиг. 2 являются период опроса Т и число участков контроля N.

Блок 11 управления и анализа результата контроля в цикле осуществляет выдачу на шину адреса кода текущего участка, временную задержку на время срабатывания логических схем и переходные процессы, опрос кода U на информационной шине и его запоминание. Опросив все N участков, блок 11 управления и анализа результата контроля распечатывает либо выводит на экран дисплея полученные значения. В свободное от указанных операций время блока 11 управления и анализа результата контроля выполняет

"фоновую" программу, т.е. любую, введенную в его память, в том числе программы обработки полученных результатов измерения, например, статистическая обработка, оценка достоверности, прогнозирование временного изменения измеряемых параметров и т.п.

По сравнению с известным предлагаемое техническое решение позволяет повысить электробезопасность и надежность электроснабжения горных машин и комплексов путем ликвидации вынужденных простоев и, как следствие, повысить достоверность обнаружения участков повреждения изоляции шахтных кабелей, Формула изобретения

Устройство для обнаружения участка повреждения изоляции в кабелях, содержащее несколько измерительных каналов, 5 каждый из которых включает трансформатор тока нулевой последовательности, устанавливаемые в заданных точках вдоль кабеля, выпрямитель, источник питания, шины информации и адреса блока управле10 ния и анализа результата контроля, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и электробезопасности обнаружения участка повреждения изоляции, оно снабжено делителем, аналого-цифровым

15 преобразователем, первым преобразователем кода, последовательно соединенными между собой, и блоком адреса, блоком сравнения и вторым преобразователем кода, в качестве источника питания используется преобразователь напряжения в напряжение, при этом выход трансформатора тока нулевой последовательности через параллельно включенный выпрямитель соединен с входом делителя, который соединен с вхо25 дом преобразователя напряжения, три опорных вывода которого подключены к аналого-цифровому преобразователю, один из которых присоединен к блоку адреса, к первому и второму преобразователям кода

g0 и блоку сравнения, информационные входы которого соединены с выходами блока адреса и второго преобразователя кода, а выход подключен к второму входу первого преобразователя кода, причем выходы первых

З5 преобразователей кода каждого измерительного канала соединены с шиной информации блока управления и анализа результата контроля, входы же вторых преобразователей кода — с шиной адреса блока

q0 управления и анализа результата контроля.

1725169

Составитель Д.Чучелов

Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Редактор Е.Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1174 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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