Способ измерения для обнаружения повреждения трехфазной сети

Использование – в области электротехники. Технический результат – сокращение времени обнаружения повреждений. Способ используется для защиты распределительной коробки (BODP) электроснабжения, содержащей комплект распределительных шин (JBDP), предназначенных для подключения между генератором (G) и питаемыми нагрузками (С), при этом каждая из шин (BDP1, BDP2, BDP3) способна передавать, по меньшей мере, часть проходящей по ней электроэнергии, по меньшей мере, другой шине (BDP1, BDP2, BDP3) комплекта шин (JBDP). Согласно способу измеряют входные и выходные токи единственной распределительной шины (BDP2) и обнаруживают повреждение в комплекте шин (JBDP), исходя из токов, измеренных в упомянутой шине (BDP2). 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение касается защиты и обнаружения электрического повреждения и в особенности электрического повреждения в распределительной коробке. Изобретение используется предпочтительно, но не обязательно, в электроснабжении летательного аппарата.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Распределение электроэнергии в летательном аппарате является весьма иерархическим. Прежде всего мощность производится генераторами, приводимыми в движение двигателями. Затем эта энергия направляется к первичным распределительным коробкам. Далее энергия распределяется по кабелям, выходящим из первичных распределительных коробок, или непосредственно к нагрузкам, или к вторичным распределительным коробкам.

Известный уровень техники описывает первую защиту, называемую иерархической, которая расположена на уровне каждого кабеля, выходящего из первичной и вторичной распределительных коробок, и на уровне генератора и первой распределительной коробки. Эта первая защита на выходе из распределительных коробок содержит размыкатель, плавкий предохранитель или электромагнитный контактор. Эти защитные элементы обеспечивают размыкание в случае токовой перегрузки. Эта первая защита содержит, кроме того, на уровне генератора и первичной распределительной коробки средство контроля генератора и средство управления линейным контактором первичной распределительной коробки. Эти защитные элементы обеспечивают соответственно остановку генератора и размыкание линейного контактора в случае токовой перегрузки.

Для обеспечения избирательности, то есть прекращения электроснабжения на необходимом и достаточном уровне распределения, защитные элементы имеют различное время срабатывания. Время срабатывания зависит от их ранга в электроснабжении. Например, время срабатывания плавкого предохранителя выходного кабеля вторичной распределительной коробки будет ниже времени срабатывания контрольного средства генератора. Это говорит о том, что сработает только один защитный элемент, расположенный непосредственно до повреждения, а вышестоящие элементы защиты не сработают. Так, время срабатывания контрольного средства генератора может достигать 5 сек. Это время, однако, достаточно для выявления повреждений.

Из уровня техники известна также вторая защита, называемая дифференциальной, которая включает в себя измерение тока до и после распределительной линии. В случае отсутствия неисправности оба измерения тока будут одинаковыми. В случае неисправности токи будут различными, и эту неисправность легко найти, так как она будет расположена между двумя точками измерения. Такая защита используется, например, для защиты кабелей генератора. Однако эту защиту трудно использовать для обнаружения внутреннего короткого замыкания в распределительной коробке, так как измерение необходимо производить на каждой из линий энергоснабжения, выходящих из распределительной коробки. Учитывая количество линий для измерения и разнородность используемых датчиков, существуют большие риски несвоевременных срабатываний защиты.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В изобретении предложен новый тип защиты, направленный на устранение недостатков упомянутых выше типов защиты.

В соответствии с первым аспектом предложен способ защиты распределительной коробки, содержащей комплект распределительных шин, предназначенных для подключения между генератором и питаемыми нагрузками, при этом каждая из шин способна передавать, по меньшей мере, часть электроэнергии, которая проходит по ней, по меньшей мере, другой шине комплекта шин.

В соответствии с основным отличием способа измеряют входной и выходные токи единственной шины распределения электроэнергии и обнаруживают повреждение в комплекте шин, исходя из токов, измеренных в упомянутой шине.

Исходя из токов, измеренных в единственной шине, можно обнаружить повреждения совокупности комплекта шин и, в частности, повреждения каждой из шин комплекта шин. Можно также уменьшить количество датчиков и упростить электронную схему осуществления защиты. Это позволяет исключить несвоевременные обнаружения. При этом время устранения повреждения может быть уменьшено, что позволяет ограничить ущерб, вызванный повреждением.

В соответствии с вариантом воплощения комплект распределительных шин содержит три распределительных шины. Таким образом, измеряют входящие и выходящие токи на шине, расположенной между другими шинами.

Таким образом, повреждение обнаруживают быстро, тем более, что измерение осуществляют на шине, на которой имеется большая вероятность возникновения электрической дуги.

Распределительная коробка предпочтительно имеет электрическую массу, способную передать комплекту распределительных шин, по меньшей мере, часть своей электрической энергии. Повреждение массы обнаруживают путем измерения входных и выходных токов на единственной шине комплекта шин.

Таким образом, можно также обнаружить повреждение массы, исходя из измерения тока в единственной шине.

Распределительная коробка, кроме того, может содержать контакторы до и после каждой из распределительных шин. Можно, таким образом, разомкнуть, по меньшей мере, один из упомянутых контакторов, когда обнаруживают повреждение в комплекте шин.

Таким образом, в случае обнаружения повреждения надо просто разомкнуть эти линейные контакторы для защиты генератора и узла распределительной коробки.

В соответствии с вариантом воплощения генератор контролируют средством контроля и осуществляют остановку генератора, когда обнаруживают повреждение в комплекте шин.

Наконец, возможно также снова отменить остановку генератора.

В соответствии с другой характеристикой способа защиты распределительные шины комплекта шин расположены параллельно по всей длине и отстоят одна от другой на одинаковое расстояние, составляющее от одного до тридцати миллиметров.

В соответствии с другим аспектом предложена система защиты от электрического повреждения для распределительной коробки электроэнергии, содержащая комплект распределительных шин, предназначенных для подключения между генератором и питаемыми нагрузками, причем каждая из шин комплекта способна передавать, по меньшей мере, часть проходящей по ней электроэнергии, по меньшей мере, на другую шину комплекта шин.

В соответствии с главным отличительным признаком эта система содержит средства измерения тока, расположенные до и после единственной распределительной шины, и средства обработки, предназначенные для сравнения токов, измеренных измерительными средствами.

Таким образом, с помощью этой системы, возможно обнаружить повреждения каждой из шин комплекта шин, исходя из токов, измеренных на единственной шине.

В соответствии с вариантом воплощения комплект распределительных шин содержит три распределительные шины, средства измерения тока, расположенные до и после шины, размещенные между другими шинами.

В соответствии с вариантом воплощения распределительная коробка имеет электрическую массу, способную передать комплекту распределительных шин, по меньшей мере, часть своей электрической энергии.

В соответствии с другой отличительной характеристикой система содержит до и после каждой из распределительных шин контакторы и средства управления, предназначенные для размыкания, по меньшей мере, одного из упомянутых контакторов.

Система может, кроме того, содержать средство контроля, предназначенное для контроля остановки генератора.

В соответствии с вариантом воплощения распределительные шины комплекта шин проходят параллельно по всей длине и разнесены на одинаковое расстояние, составляющее от одного до тридцати миллиметров.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг. 1 схематично изображает первичную распределительную коробку, снабженную системой электрической защиты по изобретению, и

- фиг. 2 схематично изображает комплект шин для осуществления способа электрической защиты по изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

На фиг. 1 изображена первичная распределительная коробка, предназначенная в рассматриваемом примере для размещения на борту летательного аппарата для снабжения электроэнергией нагрузок или вторичных распределительных коробок через бортовую сеть.

Как видно на этом чертеже, первичная распределительная коробка питается генератором G, контролируемым средством контроля MCONT. Первичная распределительная коробка BODP содержит комплект шин JBDP, который обеспечивает распределение тока, поступающего от генератора, и который содержит в данном случае три первичные распределительные шины BDP1, BDP2, BDP3 для случая трехфазного тока. Генератор G соединен с каждой из трех шин с помощью трех кабелей С1, С2 и С3.

Каждая из шин BDP1, BDP2, BDP3 связана с выходной частью распределительной сети через два кабеля С4 и С5, С’4 и C’5, C”4 и C”5. В примере воплощения первый кабель каждой шины соединен непосредственно с нагрузкой С летательного аппарата, тогда как второй кабель соединен с вторичной распределительной коробкой BODS.

Система защиты такой первичной распределительной коробки содержит шесть линейных контакторов CL. Три контактора расположены на входных кабелях С1, С2 и С3 между каждой из шин BDP1, BDP2, BDP3 и генератором, и три контактора расположены после выходных кабелях С5, C’5, C”5 между каждой из шин BDP1, BDP2, BDP3 и вторичной распределительной коробкой BODS.

Каждая из шин BDP1, BDP2, BDP3 соединена также с другой первичной распределительной коробкой через контакторы ВТС. Эти контакторы являются контакторами типа «Bus Tie Contactor» по англосаксонской терминологии, хорошо известной специалистам.

Система защиты содержит, кроме того, три размыкающих контактора CD, расположенных на выходных кабелях между каждой из шин BDP1, BDP2, BDP3 и нагрузкой С летательного аппарата.

Размыкающий контактор CD может, в соответствии с другими вариантами, быть заменен размыкателем или плавким предохранителем. Размыкающий контактор CD обеспечивает отключение тока питания нагрузки С в случае токовой перегрузки. Размыкающий контактор CD мог бы быть также заменен линейным контактором CL.

Система защиты содержит также средства управления МСОМ. Средства управления МСОМ выполнены для того, чтобы отключать или размыкать каждый из линейных контакторов CL, размыкающие контакторы CD и контакторы ВТС, например, если обнаружено электрическое повреждение.

Для выявления электрического повреждения распределительная коробка BODP содержит до и после одной из шин комплекта шин JBDP два датчика тока, соответственно 1 и 2.

Эти два датчика в данном случае использованы для измерения входного и выходного тока шины BRD2.

Обработка этих двух измерений осуществляется обрабатывающим средством МТ. Это обрабатывающее средство выполнено, например, в виде аппаратных и/или программных средств и обеспечивает сравнение измеренных токов. В случае когда два измеренных тока равны, повреждения отсутствуют. Напротив, когда два тока различны, тогда повреждение имеет место.

В зависимости от обнаружения электрического повреждения системой защиты принимаются меры. Например, в случае обнаружения повреждения средства управления МСОМ на все контакторы направляется команда на размыкание, для того чтобы исключить распространение электрического повреждения. В случае обнаружения повреждения можно также предусмотреть, чтобы средства контроля MCONT обеспечивали остановку генератора.

Действительно, измеряя входные и выходные токи только на единственной шине, можно обнаружить повреждение системы комплекта шин, изображенных на фиг. 2, которые схематично представляют пример шин комплекта шин распределительной коробки BODP.

Как можно видеть, три шины BDP1, BDP2, BDP3 расположены по всей их длине, по существу, параллельно с фиксированным зазором между шинами. Так, было установлено, что эта геометрия такова, что каждая из шин BDP1, BDP2, BDP3 комплекта JBDP способна пропускать, по меньшей мере, часть электрической энергии, передавая ее, по меньшей мере, другой шине BDP1, BDP2, BDP3 комплекта шин JBDP.

Для этого достаточно, чтобы зазор между каждой из шин был малым, например от 1 до 30 миллиметров. Специалист будет выбирать этот зазор предпочтительным образом так, чтобы обеспечить работу первичной распределительной коробки BODP.

Так, если электрическое повреждение, например ток утечки или дуга, существует на одной из шин, геометрия шин заставит проявить его на двух других шинах. Таким образом, возможно защитить систему комплекта шин путем измерения разности входного и выходного токов только на одной шине.

Кроме того, электрическое повреждение массы электрической распределительной коробки будет обнаружено путем измерения входного и выходного токов на шине первичного распределения. Действительно, когда комплект шин не очень удален от массы коробки, масса способна передавать, по меньшей мере, часть своей электрической энергии, по меньшей мере, на одну из других шин BDP1, BDP2, BDP3 комплекта шин JBDP.

Предпочтительно входные и выходные токи измеряют на средней шине BDP2 комплекта JBDP. Действительно, в случае повреждения электрическая дуга будет формироваться наиболее возможно в первую очередь на этой средней шине, учитывая ее положение.

Изобретение позволяет также уменьшить количество датчиков и повысить надежность обнаружения электрического повреждения. Уменьшается также сложность используемой электронной базы и время устранения повреждения, что позволяет ограничить вызванные повреждением нарушения.

1. Способ защиты распределительной коробки (BODP) электроснабжения, содержащей комплект распределительных шин (JBDP), включающий в себя распределительные шины (BDP1, BDP2, BDP3), предназначенные для подключения между генератором (G) и питаемыми нагрузками, при этом каждая из шин (BDP1, BDP2, BDP3) выполнена с возможностью передавать, по меньшей мере, часть электроэнергии, которая по ней проходит, по меньшей мере, одной другой шине (BDP1, BDP2, BDP3) комплекта шин (JBDP), отличающийся тем, что измеряют входные и выходные токи единственной распределительной шины (BDP2) и обнаруживают повреждение в одной из распределительных шин (BDP1, BDP2, BDP3) комплекта шин (JBDP), исходя из токов, измеренных в упомянутой шине (BDP2).

2. Способ по п. 1, в котором комплект распределительных шин (JBDP) содержит три распределительные шины (BDP1, BDP2, BDP3) и в котором измеряют входные и выходные токи на шине (BDP2), расположенной между другими шинами (BDP1, BDP3).

3. Способ по п. 1, в котором распределительная коробка (BODP) имеет электрическую массу, способную передавать комплекту распределительных шин (JBDP), по меньшей мере, часть своей электроэнергии, и в котором обнаруживают повреждение массы путем измерения входных и выходных токов на единственной шине (BDP2) комплекта шин (JBDP).

4. Способ по п. 1, в котором распределительная коробка (BODP) содержит до и после каждой из распределительных шин (BDP1, BDP2, BDP3) контакторы (CL, CD) и в котором, по меньшей мере, размыкают один из контакторов (CL, CD) при обнаружении повреждения в комплекте распределительных шин.

5. Способ по п. 1, в котором генератор (G) контролируют средством контроля (MCONT) и осуществляют остановку генератора (G), когда обнаруживают повреждение в комплекте шин.

6. Способ по п. 1, в котором распределительные шины (BDP) комплекта шин (JBDP) расположены по всей их длине параллельно и отстоят одна от другой на расстоянии от одного до тридцати миллиметров.

7. Система защиты распределительной коробки (BODP) электроснабжения, содержащей комплект распределительных шин (JBDP), включающий в себя распределительные шины (BDP1, BDP2, BDP3), предназначенные для подключения между генератором (G) и питаемыми нагрузками (С), при этом каждая из шин (BDP1, BDP2, BDP3) комплекта шин (JBDP) выполнена с возможностью передачи, по меньшей мере, части проходящей по ней электрической энергии, по меньшей мере, одной другой шине (BDP1, BDP2, BDP3) комплекта шин (JBDP), отличающаяся тем, что она содержит средства (1, 2) измерения токов, расположенные до и после единственной распределительной шины (BDP2), а также средства обработки (МТ), предназначенные для сравнения токов, измеренных измерительными средствами (1, 2), и обнаружения повреждения в одной из распределительных шин (BDP1, BDP2, BDP3) комплекта шин (JBDP), исходя из токов, измеренных в упомянутой шине (BDP2).

8. Система по п. 7, в которой комплект распределительных шин (JBDP) содержит три распределительные шины (BDP1, BDP2, BDP3) и в которой средства (1, 2) измерения токов расположены до и после шины (BDP2), расположенной между другими шинами (BDP1, BDP3).

9. Система по п. 7, в которой распределительная коробка (BODP) имеет электрическую массу, способную передавать комплекту распределительных шин (JBDP), по меньшей мере, часть своей электрической энергии.

10. Система по п. 7, содержащая до и после каждой из распределительных шин (BDP1, BDP2, BDP3) контакторы (CL, CD) и средства управления (МСОМ), предназначенные для размыкания, по меньшей мере, одного из упомянутых контакторов (CL, CD).

11. Система по п. 7, дополнительно содержащая, средство контроля (MCONT), предназначенное для контроля остановки генератора (G).