Решение резервирования выходов в rc-делителе напряжения
Изобретение относится к элементам конструкции измерительных приборов для измерения электрических величин, в частности к делителям напряжения. Техническим результатом является создание RC-делителя напряжения с высокостабильными резервированными выходами. RC-делитель (1) напряжения содержит первичную часть (10) и вторичную часть (20). Вторичная часть содержит по меньшей мере две эквивалентные выходные цепи (21, 22), которые соединены последовательно. При этом первичная часть (10) изолирована с помощью изолирующего флюида внутри герметичного корпуса, а вторичная часть находится, по меньшей мере частично, вне изоляции и может быть открыта к внешней воздушной среде. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к технической области RC-делителей напряжения.
Для измерения свойств высокого напряжения, используются RC-делители напряжения для преобразования сигналов высокого напряжения в сигналы низкого напряжения. Надежное и точное измерение является важным, так как в зависимости от измеренных свойств высокого напряжения, можно, например, принять решение о том, следует ли отключить электрическую подстанцию. Принятие неправильных решений может привести к ненужным отключениям или повреждению дорогостоящих частей электрической сети передачи электроэнергии.
Для реальных RC-делителей напряжения желательно иметь независимое точное резервирование как минимум двух вторичных выходов. Основной причиной резервирования является удовлетворение все более высоких требований, предъявляемых технологией защиты/измерения вторичного оборудования. Желательно достичь лучших рабочих характеристик в случае проблем с одним из двух выходов и уменьшить возмущения на оставшемся выходе до значения, например, ниже, чем 0,2%.
Эта проблема до сих пор не могла быть решена удовлетворительным образом. На фиг. 1 показан RC-делитель 901 напряжения соответствии с предшествующим уровнем техники. RC-делитель 901 напряжения содержит первичную часть 910 и вторичную часть 920. Первичная часть 910 содержит вывод 13 высокого напряжения в качестве входа, емкостной элемент С11 и резистивный элемент R13. Вторичная часть содержит емкостные элементы С22, Сf, резистивные элементы R24, Rа1, Rа2 и ограничитель F напряжения. Два кабеля 211, 221 соединены с выходом RC-делителя 901 напряжения. Кабели 211, 221 и вторичная часть 20 соединены с заземленными выводами 99.
До сих пор система резервирования включала в себя два или более кабелей 211, 221 и последующее оборудование. Делитель был спроектирован как коробка соединений делителя и/или усилители, соединенные с одной вторичной частью делителя, например, C22 и R24, как, например, показано на фиг. 1.
В случае выхода из строя подсоединенного оборудования, такого как кабель 211, DCB-блок, усилитель и преобразователи, возникает значительное изменение импеданса. Поэтому возмущения, в случае выхода из строя одного выхода, на другом выходе могут составлять от 1% до 50% в зависимости от используемого решения.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создать RC-делитель напряжения с высокостабильными резервированными выходами.
Эта задача решается предложенным решением на основе пункта 1 формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления предложены зависимыми пунктами формулы изобретения.
В соответствии с одним аспектом, предложен RC-делитель напряжения. RC-делитель напряжения содержит первичную часть и вторичную часть. Вторичная часть содержит по меньшей мере две эквивалентные выходные цепи. По меньшей мере две эквивалентные выходные цепи соединены последовательно.
Ниже изобретение описано на основе вариантов осуществления, проиллюстрированных на основе чертежей.
Фиг. 1 показывает RC-делитель напряжения в соответствии с уровнем техники.
Фиг. 2 показывает блок-схему RC-делителя напряжения в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг. 2 показывает RC-делитель 1 напряжения в соответствии с вариантом осуществления изобретения. RC-делитель 1 напряжения содержит первичную часть 10 и вторичную часть 20. Первичная часть 10 может быть такой же, как первичная часть 10 на фиг. 1, или другой подходящей первичной частью. Однако в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, вторичная часть 20 содержит по меньшей мере две эквивалентные выходные цепи 21, 22, которые соединены последовательно друг с другом и последовательно с первичной частью 10.
На фиг. 2, каждая из по меньшей мере двух выходных цепей 21, 22 соответствует вторичной части 920 варианта осуществления, показанного на фиг. 1. Конечно, электронные компоненты и/или схема соединения выходных цепей 21, 22 могут отклоняться от электронных компонентов вторичной части 920, показанной на фиг. 1, например, ввиду калибровки или в зависимости от требований RC-делителя напряжения. Для того чтобы символически показать это, по меньшей мере две эквивалентные выходные схемы 21, 22 содержат резистивные элементы R24, R25, Ra1, Ra2, Ra3, Ra4, емкостные элементы С22, С23, Cfl1, Cf2 и ограничители напряжения F1, F2.
В дополнение к последовательному соединению 29, ограничитель F3 напряжения подсоединен между двумя выходными цепями 21, 22. Ограничители F1, F2 напряжения предпочтительно основаны на полупроводниковых переходах, обычно называемых ʺtransilʺ (полупроводниковый ограничитель перенапряжения, transil-диод, ʺтрансилʺ). Их функция заключается в защите других компонентов от случайно вводимых перенапряжений на вторичной стороне, например, в случае некорректных тестов, выполненных монтажниками или клиентами. Во время нормальной работы transil-диоды F1, F2, F3 открыты и, следовательно, по существу не работают, так что выходные цепи не соединены через transil-диоды F1, F2, F3. Transil-диоды F1, F2, F3, следовательно, не влияют на цепи 1, 10, 20, 21, 22 во время нормальной работы. Две вторичные цепи 21, 22 защищены от случайного прикладываемых перенапряжений при помощи transil-диодов F1 и F2. Последовательно соединенные цепи 21, 22 защищены также с помощью transil-диода F3.
С каждой из по меньшей мере двух выходных цепей 21, 22 соединен отдельный кабель 211, 221, чтобы независимо друг от друга подключать резервированное и/или защитное оборудование 210, 220. Поэтому каждое из оборудования 210, 220 соединено независимо с делителем напряжения. Поэтому отсоединение одного из измерительного и/или защитного оборудования 210, 220 имеет лишь весьма ограниченное воздействие на другое из измерительного и/или защитного оборудования 210, 220. Таким образом, обеспечиваются очень стабильные резервированные выходы RC-делителя 1 напряжения.
Другими словами, для повышения остающейся точности после сбоя на резервированном выходе, влияние изменения импеданса должно быть снижено. Таким образом, по сравнению с решением, показанным на фиг. 1, в варианте осуществления согласно фиг. 2, вся вторичная часть, в частности, C22 и R24, дублируется, в результате чего обеспечивается вторая выходная цепь 22, включающая в себя С23 и R25, при этом две выходные цепи 21 и 22 соединены последовательно. В соответствии с другими вариантами осуществления, более двух резервированных выходных цепей, содержащихся во вторичной части 20, соединены последовательно.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, в АС-RC-делителях напряжения, даже второй отвод устанавливается на первичной емкости для уменьшения влияния температуры на точность.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, выходные цепи 21, 22 являются эквивалентными в том, что их импедансы идентичны. Это обеспечивает то, что оборудование 210, 220 требует меньших усилий калибровки. Предпочтительным образом, по меньшей мере две выходные цепи 21, 22 являются эквивалентными в том, что они содержат идентичную схему соединений, в результате чего обеспечивается высокая эквивалентность выходных цепей 21, 22 и простая конструкция.
Выход 14 первичной части 10 соединен с входом 23 вторичной части 20. Первичная часть 10 содержит множество емкостных элементов С11. Множество емкостных элементов C11 первичной части 10 адаптированы для преобразования входного сигнала высокого напряжения на входе 13 первичной части 10 в выходной сигнал низкого напряжения, подаваемый на вход 23 вторичной части 20. Например, первичная часть 10 адаптирована для обработки сигнала высокого напряжения в несколько сотен киловольт на входе 13, чтобы формировать сигнал в несколько сотен вольт на выходе 14.
Вторичная часть 20 содержит второе множество емкостных элементов С22, Cf1, C23, Cf2. Вторичная часть и/или второе множество емкостных элементов С22, Cf1, C23, Cf2 адаптированы для обработки выходного сигнала низкого напряжения первичной части на входе 23 вторичной части 20, чтобы сформировать выходной сигнал делителя на каждый из по меньшей мере двух эквивалентных выходных цепей 21, 22, который может обрабатываться вторичным оборудованием, таким как измерительное и/или защитное оборудование 210, 220.
В соответствии с вариантом осуществления, первичная часть 10 изолирована с помощью изолирующего флюида внутри герметичного корпуса. Вторичная часть находится, по меньшей мере частично, вне изоляции и может быть открыта к внешней воздушной среде. Это позволяет размещать высоковольтные компоненты первичной части 10 и критичные компоненты вторичных частей в изолированной среде, в то же время имея возможность выполнять калибровку RC-делителя напряжения за счет применения того компонента вторичной части, который может быть открыт к внешней воздушной среде.
В соответствии с другим вариантом осуществления, вторичная часть 20 выполнена так, что выход каждой из по меньшей мере двух эквивалентных выходных цепей 21, 22 испытывает влияние других из по меньшей мере двух эквивалентных выходных цепей 21, 22 меньше, чем на 0,2%. В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, вследствие высокого значения емкости и низкого значения сопротивления во вторичной части, влияние на коэффициент деления всего RC-делителя напряжения 1 ниже, чем 0,1%, независимо от того, является ли цепь вторичной системы короткозамкнутой или разомкнутой.
1. RC-делитель (1) напряжения, содержащий первичную часть (10) и вторичную часть (20), в котором вторичная часть содержит по меньшей мере две эквивалентные выходные цепи (21, 22), которые соединены последовательно, при этом первичная часть (10) изолирована с помощью изолирующего флюида внутри герметичного корпуса, а вторичная часть находится, по меньшей мере частично, вне изоляции и может быть открыта к внешней воздушной среде.
2. RC-делитель (1) напряжения по п. 1, в котором по меньшей мере две выходные цепи (21, 22) эквивалентны в том, что их импедансы по существу идентичны.
3. RC-делитель (1) напряжения по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере две выходные цепи (21, 22) эквивалентны в том, что они содержат одинаковую схему соединения.
4. RC-делитель (1) напряжения по любому из предыдущих пунктов, в котором выход (14) первичной части (10) соединен с входом (23) вторичной части (20) и в котором первичная часть (10) содержит множество емкостных элементов (С11), которые адаптированы для преобразования входного сигнала высокого напряжения на входе (13) первичной части (10) в выходной сигнал низкого напряжения, подаваемый на вход вторичной части (20).
5. RC-делитель (1) напряжения по п. 4, в котором вторичная часть (20) адаптирована для обработки выходного сигнала низкого напряжения первичной части на входе (23) вторичной части (20), чтобы формировать выходной сигнал делителя на каждой из по меньшей мере двух эквивалентных выходных цепей (21, 22), который может обрабатываться измерительным и/или защитным оборудованием (210, 220).
6. RC-делитель (1) напряжения по любому из предыдущих пунктов, в котором вторичная часть (20) выполнена так, что выход одной из по меньшей мере двух эквивалентных выходных цепей (21, 22) испытывает влияние других из по меньшей мере двух эквивалентных выходных цепей (21, 22) менее чем на 0,2%.
7. RC-делитель (1) напряжения по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере две эквивалентные выходные цепи (21, 22) соединены последовательно.
8. RC-делитель (1) напряжения по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере две эквивалентные выходные цепи (21, 22) и первичная часть (10) соединены последовательно.
