Современные технологии в измерительных устройствах для сетей с напряжением выше 1000 В - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Техника и технологии

3758
Современные технологии в измерительных устройствах для сетей с напряжением выше 1000 В

В электротехнической и энергетической промышленности одной из актуальных задач является высокоточное и быстродействующее измерение параметров энергосистемы: тока, напряжения, cosφ и т.д. Высокая точность необходима для эффективного учета и управления этими параметрами, а быстродействие обосновывается необходимостью мгновенного отключения при аварийных ситуациях с целью не допущения выхода из строя электротехнического оборудования и повышения срока службы коммутационных аппаратов. Требование максимально возможного быстродействия является наиболее важным в угольной и других отраслях промышленности, где существуют особые условия взрывоопасности.

Для сетей с напряжением до 1000 В отечественная и зарубежная промышленность предлагает достаточное количество технических решений этой задачи на известной современной элементной базе. Пришедшие на смену трансформаторам тока линейные преобразователи, работающие на основе эффекта Холла, обеспечивают высокий уровень быстродействия и точности. Применение оптронных гальванических развязок в этих технических решениях позволяет достичь необходимого уровня помехоустойчивости канала измерения.

В сетях с напряжением выше 1000 В разработчики и эксплуатационники все еще отдают предпочтение трансформаторам тока и напряжения. Это связано с тем, что оптронные гальванические развязки и питающие их DC/DC-преобразователи не доступны в широком ассортименте на рабочее напряжение выше 1000 В. Передача и обработка сигнала с трансформатора тока требует применения фильтров низких частот для устранения влияния электромагнитных помех.

Существующие устройства определения возникновения аварийного тока, работающие совместно с трансформаторами тока, дают задержку сигнала отключения порядка 40 мс (миллисекунд), что совершенно недопустимо при работе оборудования во взрывоопасной среде. Кроме того, опыт коммутации зашунтированного пускателем постоянно включенного тиристорного выключателя показал возможность возникновения искры между контактами пускателя при его размыкании. Таким образом, искра может возникнуть за время, не превышающее времени включения тиристора (оно зависит от приложенного напряжения), но не более 0,1 мс, что может привести к возникновению аварии во взрывоопасной зоне.

взрывозащищенная подстанция КТПВ 630 Сотрудниками лаборатории управляемого электропривода ОАО «Донбасс-Электромотор» разработана и изготовлена информационно-диагностическая система взрывозащищенной подстанции КТПВ 630 (фото), которая включает в себя три измерительных блока и блок контроля и индикации (рис.1). Измерительный блок состоит из источника питания, подключаемого непосредственно к шинам высокого напряжения (рис.2), двух каналов усиления сигнала с шунта, компаратора, контроллера ATMEGA 48, одного оптического преобразователя-приемника ТОRХ173 и двух оптических преобразователей-передатчиков ТОТХ173.

Измерительный блок работает следующим образом. Из блока контроля и индикации по интерфейсу RS232 через оптические преобразователи в измерительный блок передается значение уставки тока короткого замыкания. Своим выводом ШИМ ATMEGA 48 формирует эту величину уставки для одного входа компаратора, на второй вход которого поступает усиленный сигнал с шунта. Компаратор управляет одним оптическим передатчиком, удерживая его во включенном состоянии до возникновения аварийного сигнала. Контроллер формирует действующее значение тока и напряжения, cosφ и усредненные их значения передает по интерфейсу RS232 через оптический преобразователь в блок контроля и индикации.

Блок контроля и индикации состоит из оптических преобразователей для подключения трех измерительных блоков, коммутатора интерфейса RS232, микроконтроллера ATMEGA 8535 (осуществляет связь с измерительными блоками, измерение температуры трансформаторной подстанции, контроль состояния блока измерения сопротивления утечки на отходящем присоединении, контроль предельной температуры трансформатора и др. параметров в реальном масштабе времени с записью их значений в энергонезависимой памяти); микроконтроллера ATMEGA48 (осуществляет индикацию значений токов и напряжений, вышеперечисленных параметров, задание значения уставки аварийного тока и обмен информацией по интерфейсу RS485 с диспетчерскими пунктами энергосистемы предприятия).

В измерительном блоке в качестве первичного преобразователя тока может применяться как шунт, так и линейный преобразователь Холла. Это стало возможным благодаря разработанной и патентуемой в настоящее время специализированной схеме без трансформаторного импульсного источника питания. В его основе лежит принцип конденсаторного деления напряжения и закачивания тока в нагрузку с помощью LINK SWITCH-TN контроллеров (поз.1 на рис.2), что позволяет изготавливать модульные источники питания, подключаемые непосредственно к выводам на напряжение выше 1000 В. Передача информации от измерительного блока к блоку контроля и индикации осуществляется по оптоволокну с использованием преобразователей ТОТХ173 и ТОRX173 на расстояние до 10 м (поз.2 на рис.2). Это обеспечивает гальваническую развязку на напряжение более 100000 В. Время обнаружения аварийной величины тока и передачи сигнала в блок контроля и индикации составляет несколько микросекунд. При анализе в измерительном блоке динамической характеристики тока время формирования аварийного сигнала определяется алгоритмом и быстродействием применяемого микроконтроллера.

Таким образом, применение шунтов или линейных преобразователей Холла, предлагаемого модульного без трансформаторного импульсного источника питания и оптоволоконной гальванической развязки позволяет создавать высокоточные и быстродействующие измерительные устройства для сетей с напряжением выше 1000 В, что, в свою очередь, повысит уровень безопасности электрооборудования, работающего в условиях взрывоопасности.

Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus