Способ измерения токов повреждения

(51) 01 19/30 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Предлагаемый способ измерения токов повреждения, отличается тем, что на геркон наматывают обмотку, и подают в нее ток подмагничивания, значение которого уменьшается при каждом срабатывании геркона и увеличивается при каждом возвращении геркона в исходное положение, фиксируя при этом время СР,1, СР,2 СР,-1, СР, и В В,-1,В,2, В,1, далее составляют систему из 2 уравнений, решая которую находят ,(2), (3),(-1), , где индексы (2), (3)(-1) соответствуют номеру высшей гармонической составляющей. Таким образом, с помощью данного способа,возможно более точное измерение контролируемого тока, а следовательно и построение на основе этого способа более точных и чувствительных устройств релейных защит на герконах. (2 ил.).(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 16020, кл. 01 19/30, 15.07.2005(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКОВ ПОВРЕЖДЕНИЯ(57) Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике. Технический результат изобретения - повышение точности измерения токов повреждения. 23229 Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике. Известен способ измерения тока в проводнике путем фиксации напряжения на концах обмотки геркона, расположенного вблизи проводника, и определения величины амплитуды тока по этому напряжению (Бороденко В.А., Клецель М.Я. Использование герконов защиты от коротких замыканий для контроля нагрузки. Энергетика. Известия ВУЗов, 1985, 11). Однако при необходимости передачи полученного напряжения на значительное расстояние, например с высоковольтных установок,в соединительных проводах наводятся достаточно сильные помехи, которые приводят к низкой точности измерения. Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения токов повреждения, при котором измеряют время 1 между моментами срабатывания и возврата геркона, предварительно настроенного так, чтобы геркон срабатывал при токе СР срабатывания в шинопроводе, и возвращался в исходное положение при токе В возврата и в зависимости от величин 1, СР, В по формуле определяют амплитудуизмеряемого тока.(Предварительный патент 16020 Республики Казахстан. Способ измерения тока // Клецель М.Я.,Майшев П.Н., Таронов К.С., Токомбаев М.Т. Опубл. 15.07.2005. Бюл 7). Недостатком способа является низкая точность,обусловленная погрешностью при измерении токов повреждения, возникающей из-за пренебрежения высшими гармоническими составляющими в этом токе. Технический результат изобретения - повышение точности измерения токов повреждения. Технический результат достигается тем, что в способе измерения токов повреждения, при котором измеряют время 1 между моментами срабатывания и возврата геркона, предварительно настроенного так, чтобы геркон срабатывал при токе СР срабатывания в шинопроводе, и возвращался в исходное положение при токе В возврата и в зависимости от величин 1, СР, В по формуле определяют амплитудуизмеряемого тока,дополнительно на геркон наматывают обмотку, и подают в нее ток подмагничивания, значение которого уменьшается при каждом срабатывании геркона и увеличивается при каждом возвращении геркона в исходное положение, фиксируя при этом время ,1, ,2 ,-1, , и ,-1 ,2, ,1,далее составляют систему из 2 уравнений, решая которую находят , (2), (3) (-1), , где индексы (2), (3)(-1), , соответствуют номеру высшей гармонической составляющей. На фиг. 1 приведены токи срабатывания,возврата, подмагничивания и кривая измеряемого тока. На фиг. 2 приведен пример реализации предлагаемого способа,где геркон 1,промежуточный блок 2, логическая часть 3,устройство 4 отображение информации. 2 Предлагаемый способ измерения тока направлен на решение задач построения недорогих и точных устройств релейных защит на герконах,использующих,для своего действия или блокировки, наличие определенного содержания в контролируемом токе высших гармонических составляющих. Для этого на переключающий геркон, устанавливаемый в магнитном поле тока шинопровода защищаемой электроустановки,наматывается обмотка подмагничивания. Обмотка подключается к постоянному току через промежуточный блок 2. Блок 2 предназначен для ступенчатого уменьшения тока ПОД подмагничивания, подаваемого в обмотку, при каждом срабатывании геркона 1, и увеличения тока ПОД при каждом возвращении геркона в исходное положение. Рассмотрим пример реализации данного способа при измерении контролируемого тока с точностью до пятой гармонической составляющей. Известно,что для того чтобы достоверно воспроизвести первоначальный периодический сигнал частота его дискретизации должна быть больше частоты Найквиста, которая определяется как 2 где частота измеряемой гармоники. При измерении пятой гармоники (частотой 250 Гц) частота Найквиста будет равна 500 Гц. Таким образом, за один полупериод промышленной частоты(длительность одного полупериода составляет 0,01 с) частота дискретизации должна быть больше 5000,015 Гцс. Так как геркон срабатывает и возвращается в исходное положение при известном значении контролируемого тока и неизвестном времени, то производиться дискретизация по значению величины сигнала или его квантование. То есть количество квантов для данного примера должно быть больше 5, примем 6. Для этого геркон должен в течение одного полупериода промышленной частоты сработать 3 раза и возвратиться 3 раза. После того как определилось необходимое количество срабатываний геркона в один полупериод, для контролируемой электроустановки рассчитывается минимальный ток ПОВ повреждения. Затем рассчитывается напряженность НПОВ магнитного поля, созданного этим током в точке,совпадающей с координатами установки центра тяжести геркона. Напряженность НСР,3 срабатывания геркона принимается меньше НПОВ на величину коэффициента запаса ЗАП -1,2. Поэтому геркон без тока подмагничивания сработает под действием напряженности НСР,3 НПОВ/ЗАП 0,833 НПОВ. Это будет его третье срабатывание за полупериод. Первые два срабатывания обеспечиваются с помощью тока подмагничивания. Примем, что квантование измеряемого тока происходит через равнозначные величины, откуда следует, что напряженность поля, созданная измеряемым током,под действием которого геркон будет срабатывать первые два раза определиться как ,1 Н,3/30,278 НПОВ и Н,22 НСР,3/32 СР,10,555 НПОВ. Поэтому, ток ПОД,1, ПОД,2 подмагничивания должен создавать в 23229 центре на оси обмотки геркона напряженность НПОД,1 НСР,3-НСР,10,555 НПОВ и НПОД,2 НСР,3 НСР,20,278 НПОВ. Из последних рассуждений видно как ток подмагничивания должен уменьшаться с каждым срабатыванием геркона, а при последнем срабатывании вообще отсутствовать. При возврате геркона происходит наоборот,после того, как геркон вернется в исходное положение после срабатывания под действием НСР,3,в его обмотку подается ток, создающий НСР,2. Далее, когда геркон вернется после срабатывания под действием НСР,2, в его обмотку подается ток подмагничивания, создающий НСР,1. В промежуточном блоке 2 происходит фиксирование моментов времени ,1, ,2, ,3 каждый раз, когда геркон срабатывает и времени,1, ,2, ,3 когда возвращается в исходное положение. После этого в логической части составляется система уравнений Эта система раскладывается в ряд Фурье и с помощью быстрого преобразования Фурье находятся неизвестные Н(1), Н(2), Н(3), Н(4), Н(5). Далее найденные величины напряженностей переводятся в значения токов (1), (2), (3), (4),(5). Как можно видеть из фиг. 2 принцип действия блока 2 базируется на контроле тока через обмотку подмагничивания, то есть, как только геркон срабатывает, то разрывает своими нормально замкнутыми контактами цепь, по которой в обмотку подается ток. Прерывание протекания тока по обмотке подмагничивания служит для блока 2 поводом для того чтобы изменить ток подмагничивания уменьшить при срабатывании геркона и увеличить при возвращении в исходное положение. Устройство 4 отображение информации показывает рассчитанный в логической части 3 результат. Таким образом, с помощью данного способа,возможно более точное измерение контролируемого тока, а следовательно и построение на основе этого способа более точных и чувствительных устройств релейных защит на герконах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ измерения токов повреждения, при котором измеряют время 1 между моментами срабатывания и возврата геркона, предварительно настроенного так, чтобы геркон срабатывал при токе СР срабатывания в шинопроводе, и возвращался в исходное положение при токе В возврата и в зависимости от величин 1, СР, В по формуле определяют амплитудуизмеряемого тока, отличающийся тем, что дополнительно на геркон наматывают обмотку, и подают в нее ток подмагничивания, значение которого уменьшается при каждом срабатывании геркона и увеличивается при каждом возвращении геркона в исходное положение, фиксируя при этом время СР,1, СР,2,СР,-1, СР, и В В,-1,В,2, В,1, далее составляют систему из 2 уравнений, решая которую находят ,(2), (3),(-1), , где индексы (2), (3)(-1) соответствуют номеру высшей гармонической составляющей.