Способ измерения тока короткого замыкания

Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике, и может быть использовано для измерения токов в электроустановках. Способ измерения тока короткого замыкания в проводнике с помощью герконов заключается в том, что n герконов с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают их так, чтобы они замыкали контакты при токах срабатывания ICP1 и ICP2 и размыкали контакты при токах возврата IB1 и IB2. Причем n герконов устанавливают на безопасных расстояниях h1 h2, …, hn-1, hn от проводника. Настраивают герконы так, чтобы они срабатывали при токах срабатывания ICPn>ICPn-1>…>ICP2>ICP1 и возвращались в исходное положение при токах возврата IBn>IBn-1>…>IB2>IB1. Затем измеряют время между замыканием первого и второго геркона, …, n-1-го и n-го геркона, время между срабатыванием и возвратом n-го геркона, время между возвратом контактов n-го геркона и возвратом контактов n-1-го геркона, …, возвратом контактов второго геркона и возвратом контактов первого геркона. По полученным данным строят графическую зависимость искомого тока I=f(t), аппроксимируют ее

I(t)=A0+A1·t+A2·t23·t3+A4·t45·t5+A6·t6,

где A0, A1, A2, A3, A4, A5 и A6 - коэффициенты полинома, и определяют максимальное отклонение тока, являющееся амплитудой измеряемого тока короткого замыкания. Техническим результатом является повышение точности измерения тока короткого замыкания. 2 ил.

 

Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике, и может быть использовано для измерения токов короткого замыкания в электроустановках.

Известен способ измерения тока в проводнике [Хомерике O.К. Полупроводниковые преобразователи магнитного поля. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - С.7-19.] путем фиксации напряжения на выходе датчика Холла, установленного вблизи проводника, при котором по напряжению определяют величину магнитной индукции, создавшей его, а по последней - величину тока в проводнике.

Однако величина контролируемого напряжения незначительна и зависит от температуры окружающей среды, что требует дополнительного усиления сигнала и компенсации температурных погрешностей. В конечном итоге это ведет к снижению точности измерения тока.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения тока в проводнике с помощью герконов [RU 2397499 C2, МПК G01R 19/30 (2006.01), опубл. 20.08.2010], заключающийся в том, что два геркона с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника и настраивают их так, чтобы они срабатывали и замыкали контакты при соответствующих токах срабатывания ICP1, ICP2 в проводнике, возвращались в исходное положение и размыкали контакты при токах возврата IB1 и IB2 соответственно. Второй геркон настраивают так, чтобы он срабатывал при токах срабатывания ICP1=ICP2, а возвращался при токах возврата IB1<IB2. Измеряют время t1 между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле

Недостатком способа является низкая точность, обусловленная погрешностью в измерении тока замыкания, возникшей из-за пренебрежения влиянием апериодической составляющей тока Ian.

Задачей изобретения является повышение точности измерения тока короткого замыкания.

Это достигается тем, что способ измерения тока короткого замыкания в проводнике с помощью герконов, так же как в прототипе, заключается в том, что два геркона с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают их так, чтобы они замыкали контакты при токах срабатывания ICP1 и ICP2 размыкали контакты при токах возврата IB1 и IB2.

Согласно изобретению n герконов устанавливают на безопасных расстояниях h1, h2, …, hn-1, hn от проводника, настраивают герконы так, чтобы они срабатывали при токах срабатывания ICPn>ICPn-1>…>ICP2>ICP1 и возвращались в исходное положение при токах возврата IBn>IBn-1>…>IB2>IB1, измеряют время между замыканием первого и второго герконов, …, n-1 и n геркона, время между срабатыванием и возвратом n - геркона, время между возвратом контактов n - геркона и возвратом контактов n-1 геркона, …, возвратом контактов второго геркона и возвратом контактов первого геркона, по полученным данным строят графическую зависимость искомого тока I=f(t), аппроксимируют ее:

I(t)=A0+A1·t+A2·t23·t3+A4·t45·t56·t6,

где A0, А1, А2, А3, А4, А5 и А6 - коэффициенты полинома, и определяют максимальное отклонение тока, являющееся амплитудой измеряемого тока короткого замыкания.

Таким образом, предложенный способ позволяет учесть влияние апериодической составляющей тока Ian. По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет легко подобрать герконы для измерения тока короткого замыкания в проводнике, так как не нужно подбирать равные токи их срабатывания.

На фиг.1 представлена зависимость I=f(t), где кривая 1 - полупериод тока с амплитудой ICP2>Im>ICP1, кривая 2 - полупериод измеряемого тока короткого замыкания.

На фиг.2 показано устройство для реализации предлагаемого способа.

Предложенный способ измерения тока короткого замыкания может быть реализован с помощью устройства, в котором первый 1, второй 2,…, n-1 и n герконы (фиг.2) с нормально разомкнутыми контактами размещены в магнитном поле проводника 3 с током и подключены к микроконтроллеру 4 (МК).

Могут быть использованы герконы типа МКА-14103 группы А производителя ОАО “Рязанского завода металлокерамических приборов”. Микроконтроллер 4 (МК) может быть выполнен на микроконтроллере серии 51 производителя amtel AT89S53.

Способ осуществляют следующим образом.

Например, первый 1, второй 2, третий и четвертый герконы с нормально разомкнутыми контактами установлены вблизи проводника 3 на безопасном расстоянии. Расстояние h1 от проводника до первого 1 геркона равно 0.1 м, и расстояние h2 до второго 2 геркона составляет 0.15 м, расстояние h3=0.2 м и h4=0.24 м. Угол между перпендикулярной линей продольной оси проводника 3 и продольной осью первого геркона 1, второго геркона 2 и остальных n герконов составляют 90° градусов. Герконы подобраны так, чтобы токи срабатывания ICP1, ICP2, ICP3, ICP4 и токи возврата IB1, IB2, IB3, IB4 первого 1, второго 2, третьего и четвертого герконов соответствовали неравенствам

ICP4>ICP3>ICP2>ICP1, а IB4>IB3>IB2>IB1.

В проводнике 3 протекает ток короткого замыкания с амплитудой Im. При увеличении тока (фиг.1, кривая 1) до тока срабатывания ICP1=77.88 А первого 1 геркона он замыкает разомкнутые до этого контакты, которые срабатывают. При уменьшении тока до тока возврата IB1=30,3 А первого 1 геркона он замыкает разомкнутые до этого контакты, которые возвращаются в исходное положение, размыкая их. Это происходит под действием созданного токами ICP1/IB1 магнитного поля напряженностью срабатывания / возврата в зазоре между контактами первого 1 геркона, направленной вдоль его продольной оси. Второй 2 геркон замыкает контакты при токе срабатывания ICP2=176,8 A, а размыкает при токе возврата IB2=67,14 А. Третий геркон замыкает контакты при токе срабатывания ICP3=293,7 A, а размыкает при токе возврата IB3=117,2 А. Четвертый геркон замыкает контакты при токе срабатывания ICP4=374,6 А, а размыкает при токе возврата IB4=149,8 А.

Измерение тока в проводнике 3 с помощью первого 1, второго 2, третьего и четвертого герконов осуществляют следующим образом.

При увеличении тока в проводнике 3 до величины тока срабатывания ICP1 (фиг.1, кривая 1) первый геркон 1 срабатывает, его контакты замыкаются, микроконтроллер 4 (МК) фиксирует значение тока и начинает отсчет времени t1,2. Если ток не увеличился до тока срабатывания ICP2, то второй геркон 2 не срабатывает и микроконтроллер 4 (МК) обнуляет все значения.

Но если ток в проводнике 3 увеличивается до тока срабатывания ICP2, то срабатывает второй геркон 2 (фиг.1, кривая 2). Микроконтроллер 4 (МК) фиксирует срабатывание второго 2 геркона, промежуток времени t1,2 и начинает отсчет времени t2,3 до тех пор, пока не увеличится ток до тока срабатывания ICP3 и зафиксируется ток срабатывания третьего геркона и время t2,3 (начнется отсчет времени t3,4) и так далее ICP4 и t3,4, IB4 и t4,4, IB3 и t4,3, IB2 и t3,2, IB1 и t2,1.

Затем с помощью микроконтроллера 4 (МК) аппроксимируют по полученным данным значения токов срабатывания и возврата герконов и времени зависимость I=f(t) (кривая тока короткого замыкания), определяют максимальное отклонение, являющееся амплитудой измеряемого тока короткого замыкания.

Если аппроксимируют полиномом

I(t)=A0+A1·t+A2·t23·t3+A4·t45·t5+A6·t6

то коэффициенты А0, А1, А2, А3, А4, А5 и А6 определяют с помощью математических программ, например, MathCAD 14.

Например, при токах срабатывания ICP1, ICP2, ICP3, ICP4, токах возврата IB4, IB3, IB2, IB1, времени: между замыканием первого и второго герконов t1,2=0.001177 с, между замыканием второго и третьего герконов t2,3=0.001282 с, между замыканием третьего и четвертого герконов t3,4=0.000939 с, между срабатыванием и возвратом четвертого геркона t4,4=0.009137 с, между возвратами контактов четвертого и третьего герконов t4,3=0.000351 с, между возвратами контактов третьего и второго герконов t3,2=0.000567 с, между возвратами контактов второго и первого герконов t2,1=0.000454 с были получены следующие коэффициенты полинома:

I(t)=77.88+7.65·104·t+7.97·106·t2-1.18·109·t3-1.07·1011·t4+1.31·1013·t5-3.2·1014·t6.

Затем определяют максимальное время tmax=0.007038 с и амплитуду Im=525.1 А при токе в токопроводе электроустановки, равном 526,2 А. Погрешность способа составила 0,2%.

По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет определить амплитуду тока короткого замыкания с учетом апериодической составляющей тока Iaп.

Способ измерения тока короткого замыкания в проводнике с помощью герконов, при котором два геркона с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают их так, чтобы они замыкали контакты при токах срабатывания IСР1 и IСР2 и размыкали контакты при токах возврата IB1 и IВ2, отличающийся тем, что n герконов устанавливают на безопасных расстояниях h1, h2, …, hn-1, hn от проводника, настраивают герконы так, чтобы они срабатывали при токах срабатывания ICPn>ICPn-1>…>ICP2>ICP1 и возвращались в исходное положение при токах возврата IBn>IBn-1>…>IB2>IB1, измеряют время между замыканием первого и второго геркона, …, n-1-го и n-го геркона, время между срабатыванием и возвратом n-го геркона, время между возвратом контактов n-го геркона и возвратом контактов n-1-го геркона, …, возвратом контактов второго геркона и возвратом контактов первого геркона, по полученным данным строят графическую зависимость искомого тока I=f(t), аппроксимируют ее
I(t)=A0+A1·t+A2·t2+A3·t34·t45·t5+A6·t6,
где A0, A1, A2, A3, A4, A5 и A6 - коэффициенты полинома, и определяют максимальное отклонение тока, являющееся амплитудой измеряемого тока короткого замыкания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам защиты трехфазных двигателей от неполнофазной работы и может быть использовано, преимущественно, при разработке систем управления, диагностики и защиты от аварийных режимов для шахтных взрывобезопасных магнитных пускателей.

Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике. .

Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к способам определения параметров изоляции кабельной сети, и может быть использовано при экспериментальных измерениях.

Изобретение относится к электротехнике, к системам автоматического поэлементного контроля напряжения химических источников тока. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в тех областях научной и промышленной деятельности, где необходимо знание параметров синусоидального напряжения или тока.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приборах для измерения сопротивления петли "фаза-нуль" однофазной питающей сети любого типа при проведении сертификации электроустановок зданий и соответствующих испытаний электрооборудования и электроустановок промышленных и жилых зданий.

Изобретение относится к радиотехнике . .

Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике, и может быть использовано для измерения токов в электроустановках. Способ измерения тока короткого замыкания заключается в том, что четыре геркона устанавливают на безопасных расстояниях h1, h2, h3, h4 от проводника, угол между перпендикулярной линией продольной оси проводника и продольной осью первого геркона, второго, третьего и четвертого герконов составляет 90°. Настраивают герконы так, чтобы они срабатывали при токах срабатывания IСР4>ICP3>IСР2>ICP1. Измеряют время между замыканием первого и второго, второго и третьего геркона, третьего и четвертого геркона, которые расположены в магнитном поле проводника так, чтобы они замыкали контакты при соответствующих токах срабатывания IСР1, IСР2, IСР3, ICP4 в проводнике. Определяют амплитуду периодической составляющей измеряемого тока Im и начальное значение апериодической составляющей измеряемого тока ima путем решения системы уравнений для токов срабатывания IСР1, IСР2, IСР3, ICP4, после чего определяют амплитуду полного тока короткого замыкания Iпол по формуле: Технический результат заключается в повышении быстродействия релейной защиты. 2 ил.
Наверх