Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов

Авторы патента:

Горюнов Владимир Николаевич (RU)

Токомбаев Мират Тулегенович (KZ)

Никитин Константин Иванович (RU)

Клецель Марк Яковлевич (KZ)

Майшев Павел Николаевич (KZ)

G01R19/30 - измерение максимальных или минимальных значений токов или напряжений в определенном промежутке времени (G01R 19/04 имеет преимущество; модификации приборов для индикации максимальных или минимальных величин в определенном промежутке времени G01R 1/40)

Владельцы патента RU 2397499:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике. Технический результат - повышение точности измерения тока. Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I_СР1 в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе I_ОТП1, измеряют время между моментами замыкания и размыкания контактов и по этому времени вычисляют амплитуду тока, при этом дополнительно устанавливают второй геркон с нормально разомкнутыми контактами, настраеваемый так, чтобы он срабатывал при токе I_СР1, a возвращался при токе I_ОТП2<I_ОТП1, измеряют время между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле 2 ил.

Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике.

Известен способ измерения тока в шинопроводе путем контроля напряжения на выводах обмотки геркона, расположенного в магнитном поле тока шинопровода, и вычисления амплитуды тока по контролируемому напряжению (Клецель М.Я., Бороденко В.А. Использование герконов защиты от коротких замыканий для контроля нагрузки. Энергетика. Известия ВУЗов, 1985, №11).

Однако величина контролируемого напряжения незначительна, откуда следует, что сигнал необходимо усиливать, поэтому способ имеет низкую точность измерения, вызванную наводками в соединительных проводах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения тока в проводнике, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I_CP1 в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе I_ОТП1, измеряют время между моментами замыкания и размыкания контактов и по этому времени вычисляют амплитуду тока I_m (Предварительный патент Республики Казахстан №16020, кл. G01R 19/30, опубликован 15.07.2005, бюл. №7).

Недостатком способа является низкая точность измерения для кратностей К токов короткого замыкания 1<К≤5, связанная с разбросом времени t_CP срабатывания геркона до 2÷6 мс (Клецель М.Я., Мусин В.В. и др. Свойства герконов, применяемых в релейной защите. Электричество, 1993, №9).

Технический результат изобретения - повышение точности измерения тока.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения тока в проводнике с помощью геркона, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I_СР1 в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе I_ОТП1, измеряют время между моментами замыкания и размыкания контактов и по этому времени вычисляют амплитуду тока, дополнительно устанавливают второй геркон с нормально разомкнутыми контактами, настраеваемый так, чтобы он срабатывал при токе I_СР1, а возвращался при токе I_ОТП2<I_ОТП1, измеряют время между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле

На фиг.1 показан полупериод синусоиды измеряемого тока и величины токов срабатывания и отпадания герконов.

На фиг.2 приведен пример реализации предлагаемого способа, где герконы 1 и 2 размещены в магнитном поле тока проводника, элемент И 3 с одним инверсным входом, микропроцессор 4, устройство 5 отображения информации.

При токе в проводнике, большем I_СР1=I_СР2, герконы 1, 2 срабатывают и замыкают свои контакты в момент времени φ_СР1/ω:

При снижении тока в проводнике ниже I_ОТП1 геркон 1 размыкает контакты и через элемент И 3 с одним инверсным входом запускает отсчет времени в микропроцессоре 4:

Микропроцессор 4 подключен так, что начинает отсчитывать время при снижении тока в шинопроводе до значения I_ОТП1, определяемого φ_ОТП1/ω и размыканием контактов геркона 1, а останавливается при снижении тока в шинопроводе до значения I_ОТП2, определяемого φ_ОТП2/ω и размыканием контактов геркона 2:

Из (2) выражаем I_m и подставляем его в (3):

Затем из (4) выражает ctgφ_ОТП1:

Используя тригонометрическую формулу перейдем от ctgφ_ОТП1 к sinφ_ОТП1:

Далее из (2) выражаем I_m с учетом (6):

При замыкании контактов герконов 1, 2 с током срабатывания I_СР1=I_СР2 на выходе элемента И 3 с одним инверсным входом сигнал отсутствует. Размыканием контактов геркона 1 запускается отсчет времени в микропроцессоре 4, так как на его вход поступает сигнал с элемента И 3. Выходной сигнал элемента И 3 обусловлен замкнутым состоянием геркона 2 и разомкнутым состоянием геркона 1. Далее при размыкании контактов геркона 2 отсчет времени останавливается, так как на втором входе элемента И 3 сигнал отсутствует. В микропроцессоре 4 по измеренному значению времени между размыканием контактов герконов 1, 2 согласно (7) рассчитывается амплитуда тока I_m и поступает в устройство 5 отображения информации. Равенство токов срабатывания первого, второго герконов I_СР1=I_СР2 обусловливает отсутствие зоны нечувствительности измерительного органа при I_СР1>I_m>I_СР2. Действительно, если бы первый геркон срабатывал и замыкал контакты при токе I_СР1, второй геркон - при токе I_СР2, при этом I_СР1>I_СР2, а амплитуда I_m измеряемого тока находилась бы в пределах I_СР1>I_m>I_СР2, измерить величину тока было бы невозможно поскольку первый геркон не сработает, а следовательно, невозможно замерить время между моментами размыкания контактов герконов.

Таким образом, разработанный способ обеспечивает измерение величины тока с повышенной точностью за счет малых погрешностей времени отпадания герконов.

Технико-экономическая эффективность заключается в экономии материальных ресурсов, а именно меди и проката черных металлов, необходимых для производства трансформаторов тока.

Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I_CP1 в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе I_OTП1, измеряют время между моментами замыкания и размыкания контактов и по этому времени вычисляют амплитуду тока, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают второй геркон с нормально разомкнутыми контактами, настраеваемый так, чтобы он срабатывал при токе I_СР1, а возвращался при токе I_ОТП2<I_OTП1, измеряют время между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле .

Похожие патенты:

Способ измерения тока // 2377579

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

Способ определения максимального емкостного тока однофазного замыкания на землю в трехфазной кабельной электрической сети с заземляющим дугогасящим плавнорегулируемым реактором // 2262116

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

Устройство для автоматического контроля n гальванически связанных аккумуляторов // 2199759

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

Способ комплексного определения параметров переменного напряжения или тока синусоидальной формы // 2153679

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.

Способ измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети и устройство для его реализации // 2138825

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.

Способ создания аномальной проводимости при повышенных температурах // 1826744

Изобретение относится к электрохимии. .

Устройство для регистрации случайных импульсных сигналов // 1586398

Устройство индикации канала с экстремальным уровнем сигнала // 1467518

Изобретение относится к радиотехнике . .

Устройство сравнения напряжений // 1420656

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для выбора канала с наибольшим выходным напряжением, а также для оценки амплитуды импульсов и повторяющихся импульсных последовательностей .

Устройство для регистрации токов короткого замыкания // 1128182

Датчик напряжений трехфазной сети // 2419940

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

Способ измерения тока короткого замыкания // 2554282

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·t2+А3·t3+A4·t4+А5·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.

Способ измерения тока короткого замыкания // 2575139

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.

Способ идентификации переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона // 2618795

Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике, и может быть использовано для построения дифференциально-фазных защит. Способ идентификации переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона, заключающийся в том, что геркон устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе Iср в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе Iв. После настройки геркона включают электроустановку и при появлении переменного тока в проводнике: а) измеряют промежуток времени t1,2 между моментами первого и второго размыкания контактов геркона и продолжают измерять промежутки времени между следующими размыканиями контактов геркона до достижения 0,01 с; б) измеряют промежуток времени между моментом tCP(n) замыкания и моментом tB(n) размыкания контактов, фиксируют время момента tB(n) размыкания контактов геркона и определяют амплитуду переменного тока где ; f - частота переменного тока, в) определяют промежуток времени t01(n) от момента tB(n) размыкания контактов геркона до момента t0(n) перехода синусоиды переменного тока через ноль: г) затем определяют время момента перехода синусоиды через ноль t0(n)=tB(n)+t01(n) и запоминают его; д) определяют длительность полуволны синусоиды переменного тока tT/2=t01(n)-t0(n-1); е) если tT/2=0,01 с, то повторяют измерение промежутка времени t1(n+1) между замыканием и размыканием контактов геркона и действия б), в), г), д); ж) при других значениях tT/2, или когда t1(n)≥0,01 с, или t1(n)≥1.2⋅t1(n-1), или , измеряют промежуток времени t1(n+1) между замыканием и размыканием контактов геркона, повторяют действия б), в), г) и определяют длительность периода tT=t0(n+l)-t0(n-1); з) если tT=0,02 с, то повторяют измерение промежутка времени t1(n+2) между замыканием и размыканием контактов геркона и действия б), в), г), д); и) при других значениях tT определяют сдвиг фазы переменного тока: . Техническим результатом заявленного изобретения выступает расширение области использования способа идентификации переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона за счет определения моментов перехода синусоиды тока через ноль. 6 ил.

Способ идентификации установившегося переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона // 2643680

Изобретение относится к энергетике, а именно к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для построения микропроцессорных устройств защиты от коротких замыканий. Способ идентификации установившегося переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона и микропроцессора, при котором в лабораторных условиях в катушку индуктивности (КИ) размещают первый замыкающий геркон так, чтобы их продольные оси совпадали, затем в КИ подают переменный ток, постепенно увеличивая его до тока где - наименьший ток в КИ, при котором происходит срабатывание геркона (замыкание контактов), - амплитуда тока, измеряют его величину время замкнутого состояния контактов геркона от момента срабатывания (замыкания) до момента возврата (размыкания) контактов при первом измерении и ток возврата, при котором геркон возвращается в исходное положение, далее увеличивают ток до I2>I1, измеряют ( - величина амплитуды тока при втором измерении) и время от момента срабатывания до возврата при этом измерении, затем увеличивают ток до I3>I2, измеряют ( - величина амплитуды тока при третьем измерении) и время от момента срабатывания до возврата, затем увеличивают ток до I4>I3 и так далее, повторяя предыдущие операции до In>In-1, где n-1 - количество необходимых измерений времени и тока и (i=1, 2…n), N - кратность тока в КИ по отношению к минимальному току срабатывания геркона n=30÷40, N=50÷100, далее строят зависимость амплитуды тока в проводнике от времени замкнутого состояния от момента срабатывания первого геркона до его возврата и вводят полученную зависимость в микропроцессор (в (1), где - амплитуда тока в проводнике, КПР - коэффициент пересчета тока в КИ на ток в проводнике, h - расстояние от проводника до контактов геркона, ωК - количество витков в первой КИ, - длина первой КИ), далее устанавливают геркон в расчетной точке вблизи проводника и при его срабатывании с помощью микропроцессора измеряют время замкнутого состояния геркона, и по зависимости (1) определяют величину амплитуды отличающийся тем, что при каждом i-м измерении и в катушке индуктивности измеряют еще и i-й ток срабатывания геркона, по окончании всех измерений строят зависимость вводят зависимость (2) и в микропроцессор, затем в лабораторных условиях во второй КИ размещают второй замыкающий геркон так, чтобы их продольные оси совпадали, затем в КИ подают переменное напряжение U(K2), определяют угол ψ между подаваемым напряжением U(K2) и током протекающим во второй КИ, далее постепенно увеличивая U(K2) до увеличения тока в КИ до где - наименьший ток, протекающий в КИ, при котором происходит срабатывание второго геркона (замыкание контактов), - амплитуда тока, измеряют величину время замкнутого состояния контактов второго геркона от момента срабатывания до момента возврата (размыкания контактов) и ток возврата, при котором геркон возвращается в исходное положение, далее увеличивают U(K2) до увеличения тока в КИ до измеряют где - величина амплитуды тока, время от момента срабатывания до возврата, и ток срабатывания затем увеличивают U(K2) до увеличения тока в КИ до измеряют где - величина амплитуды тока, время от момента срабатывания до возврата, и ток срабатывания затем увеличивают U(K2) до увеличения тока в КИ до и так далее, повторяя предыдущие операции до где - ток в КИ при поданном напряжении U(K2)=120 В, k-1 - количество необходимых измерений времени и токов и (i=1, 2…k), k=10÷15, далее строят зависимости величин амплитуды тока и тока срабатывания в КИ от времени замкнутого состояния от момента срабатывания геркона до момента его возврата и вводят полученные зависимости, и ψ в микропроцессор, далее устанавливают первый геркон вблизи проводника, а вторую КИ со вторым герконом подключают к выводам вторичной обмотки трансформатора напряжения, оба геркона могут срабатывать параллельно, поэтому микропроцессор одновременно может выполнять следующие операции, при замыкании контактов первого геркона, установленного вблизи проводника, фиксируют астрономическое время и , при котором произошло замыкание и размыкание его контактов, соответственно, затем с помощью микропроцессора из зависимости (2) по находят ток в проводнике при котором геркон замкнул контакты, находят время и из формул и где и - промежутки времени от перехода синусоиды через ноль до срабатывания и от момента возврата до следующего перехода через ноль, соответственно, затем определяют астрономическое время перехода синусоиды тока через ноль по формуле при срабатывании второго геркона с помощью микропроцессора фиксируют астрономическое время измеряют время замкнутого состояния геркона, при размыкании контактов второго геркона в КИ с помощью микропроцессора фиксируют астрономическое время и по зависимостям (3) определяют величины амплитуды тока и тока срабатывания затем находят время и из формул и где и - промежутки времени от перехода синусоиды через ноль до срабатывания и от момента возврата до следующего перехода через ноль, соответственно, и определяют астрономическое время перехода синусоиды тока во второй КИ через ноль по формуле далее определяют переход синусоиды напряжения через ноль по формуле запоминают это время до определения момента следующего перехода напряжения через ноль, затем определяют с помощью микропроцессора фазу установившегося переменного тока в проводнике относительно напряжения по формуле Технический результат заявленного технического решения заключается в расширение области использования за счет определения фазы установившегося переменного тока путем фиксации астрономического времени моментов срабатываний и возвратов герконов, определения моментов перехода через ноль синусоиды тока и напряжения, используемого в качестве точки отсчета. 2 ил.