Устройство для измерения тока в высоковольтных цепях

 

Сеюз Советских

Социалистичесних

Рвсвублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (щ873 1 37 (61) Дополнительное н авт. сеид-ву ! (22) Заявлено 110979 (21) 2818032/18-21 5 М („з

G 01 R 19/00

6 01 R 15/02 с присоединением заявки ИеГесударстиеиимй кенитет

СССР ие делан изееретеиий и еткрмтий (23) Приоритет

Опубликовано 151081. Бюллетень тй 38 (ЩИ И 621.317.311 (088.8) Дата опубликования описания 15.10.81

Б.С.Стогний, A.È.Îààä÷èé и В.И.Осадчи

/ . :. 1

I (Институт электродинамики AH Украинской СХ. Ф ----,. / (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ

ЦЕПЯХ

Изобретение относится к электроизмерительной техйике и может быть использовано для устройств релейной защиты, автоматики и измерения токов линий электропередачи высокого напряжения.

Известны оптико-электронные уст ройства для измерения токов в линиях электропередачи высокого и сверхвы-,О сокого напряжения, импользующие первичное преобразование тока с помощью светодиодов $1).

Недостатком этих устройств является низкая точность, обусловленная малым линейным диапазоном, à также 1з изменением параметров элементов уст ройств при изменении температуры, влажности и других условий.

Наиболее близким к данному изобретению является устройство для из- 2 ) мерения токов, содержащее два оптических канала связи и два канала приема с обратной связью, причем на высоковольтной стороне включен трансформатор .тока и система диодов подпорки, включенная совместно с двумя светодиодами f2).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения,, вызванная нестабильностью параметров ЗО при изменении температуры, в особен ности при высокой кратности изменения измеряемого тока.

Цель изобретения — увеличение точности измерения при высокой крат-, ности изменения измеряемого тока.

Указанная цель достигается тем, что s устройства для измерения тока в высоковольтных цепях, содержащее трансформатор тока, вторичная обмотка которого нагружена на два встречно-параллельно включенных светодиода, волоконнооптический светова с фокусирующими системами, два фотоприем-. ника, введены интегратор, дифференциальный усилитель, два блока умножения, генератор прямоугольных импульсов, диоды, выпрямители смещения, согласующие импульсные трансформаторы, разделительные высоковольтные конденсаторы и резистор, причем выход дифференциального усилителя соединен со входом интегратора, выход которого подключен к выходной клемме устройства, и к входам двух блоков умножения через включенные встрЬчно диоды, а другие входы блоков умножения соединены с выходом генератора прямоугольных импульсов, выходй блоков умножения через согласующие

873137 импульсные трансформаторы и разделительные высоковольтные конденсаторы соединены c âûïðÿìèòåëÿìè смещения, выход одного из них подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока, нагруженного на реаистор, а выход другого подключен ко второму выводу вторичной обмотки трансформатора тока через светодиоды.

На черетеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит провод 1 высоковольтной линии электропередачи с измеряемым током, вторичную обмотку трансформатора тока 2, резистор 3, и соединенные встречно-параллельно светодиоды 4 5, последовательно с которыми соединены включенные встречно выпрямители смещения 6,7, питаемые от импульсных трансформаторов 8,9, которые отделены от низковольтной стороны с помощью высоковольтных разделительных конденсаторов 10 — 13.

Эти конденсаторы .подключены к выходам импульсных трансформаторов 14„15„ которые подключены к выходам блоков

16,17 умножения. Диоды 18,19 имеют разное включение и пропускают сигналы в разной полярности. К одноименным входам блоков 16,17 умножения включен выход генератора 20 прямоугольных импульсов. Через Фокусирующую систему 21 свет падает в волоконнооптический световод 22, а с него через фокусирующую систему 23 — на светофильтры 24,25 и фотоприемник 26, 27, включенные дифференциально к вхо" ду дифференциального усилителя 28, который включен на вход интегратора

29. Светодиоды 4 и 5 имеют разные спектры излучения. Светофильтры 24, 25 имеют разные полосы пропускания, так что светофильтр 24 пропускает излучение только светодиода 4, а светофильтр 25 — только светодиода 5.

Устройство работает следующим образом.

Под действием тока, текущего во вторичной обмотке трансформатора тока 2, светодиод 4 при положительной полярности, а светодиод 5 при отрицательной полярности тока в линии, начинает излучать свет.. Излучение, проходя через фокусирующие системы

21,23 в волоконнооптический свето-вод 22, попадает на светофильтры 24, 25. Она подобрана так, что при положительной полярности тока в линии, когда свет излучает светодиод 4, свщг попадает в фотоприемник 26. При отрицательной полярности тока, когда свет излучает светодиод 5, свет попадает в фотоприемник 27. Фотоприемники включены дифференциально — с выхода 26 получается положительйый сигнал, с выхода 27 . — отрицательный сигнал. Дифференциальнйй усилитель

28 подает сигнал после усиления на вход интегратора 29. Сигналы с выхоd0 ния, чтО значительно повышает надеж65 ность системы измерения тока.

ЗО

55 да интеграторов 29 коммутируются при помощи диодов 18, 19. При положительной полярности сигнал поступает на вход блока умножения 16, при отрицательной — на вход блока умножения 17

На эти же блоки умножения 16,17 подаются периодические прямоугольные импульсы от генератора прямоугольных импульсов 20. Таким образом, при положительной полярности тока в линии на импульсный трансформатор 14, а при отрицательной полярности — на импульсный трансформатор 15, попадают периодические импульсы напряжений или токов, амплитуда которых пропорциональна выходному сигналу интегратора 29. Эти импульсы проходят через разделительные высоковольтные конденсаторы 10,11 или 12,13 к импульсному трансформатору 8 (при положительной полярности тока в линии), или к импульсному трансформатору 9 (при отрицательной полярности тока в линии), которые расположены на высоковольтной стороне измерительного устройства. Импульсные трансформаторы

8,9 нагружены на выпрямители смещения 6,7 соответственно. Причем по-. лярность выпрямителей смещения 6,7 такова, что выпрямитель смещения б создает напряжение, направленное противоположно напряжению на резисторе 3 при положительной полярности на резисторе, а выпрямитель смещения создает напряжение, противоположное напряжению на резисторе 3 при отрицательной полярности на резисторе. Таким образом, напряжение на выпрямителе смещения б и 7 стремится скомпенсировать напряжение ча резисторе 3. Напряжение на выходе интегратора 29 увеличивается или уменьшается до тех пор, пока на светодиодах 4,5 напряжение не окажется близким к нулю. При этом реализуется компенсационный астатический способ измерения. Напряжение на выходе интегратора 29 оказывается равным, с точностью до постоянного множителя, току на высоковольтной линии электропередачи 1 и снимается с него для регистрации.

В устройстве для измерения тока светодиоды 4,5 выполняют роль нульиндикаторов или датчиков рассогласования. Они всегда работают при не; больших токах из-за наличия компенсационного напряжения на высоковольтной стороне. Поэтому от линейности и стабильности их характеристик точность измерения практически не зависит. Это позволяет значительно увеличить точность измерения по сравнению с известным устройством. Одно из преимуществ устройства состоит в отсутствии в высоковольтной части активных элементов и исто ников пита8.731 37

Формула иэобретения

Устройство для измерения тока в высоковольтных цепях, содержащее трансформатор тока, вторичная обмотка которого нагружена на два встречно-параллельно включенных светодио- 5 да, волоконнооптический световод с фокусирующими системами, два фотоприемника, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерений при высокой кратности 10 изменения измеряемого тока, в него введены интегратор, дифференциальный

Усилитель, два блока умножения, генератор прямоугольных импульсов, диоды, выпрямители смещения, согласующие импульсные трансформаторы, разделительные высоковольтные кондечсаторы и резистор, причем выход дифференциального усилителя соединен со входом интегратора, выход которого подключен к выходной клемме устройств и к входам двух блоков умножения че реэ включенные встречно диоды, а другие входы блоков умножения соединены с выходом генератора прямоугольных импульсов, выходы блоков умножения через согласующие импульсные трансформаторы и разделительные высоковольтные конденсаторы соединены с выпрямителями смещения, выход одного иэ них подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока, нагруженного на резистор, а выход другого подключен ко второму выводу вторичной обмотки трансформатора тока через светодиоды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США У 3346811, кл. 324-94, опублик. 1969.

2. Патент Японии 9 47-28077, кл. G 01 и 3/00, опублик. 1972 (прототип).. 8.73137

Составитель Н. Чистякова

Редактор П. Коссей Техред.A Ач Корректор Г. Решетник

Заказ 9025/70 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1 филиал: ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4