Патент на изобретение №2342671

(54) СПОСОБ ПРОВЕРКИ СОВПАДЕНИЯ ФАЗ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ В ЭНЕРГОУСТАНОВКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретения относятся к электротехнике и предназначены для контроля наличия высокого напряжения по входу и выходу энергоустановки и определения правильности фазировки линий. Сущность: в энергоустановке контролируют наличие высокого напряжения по входу и выходу электроустановки. Затем с момента времени, когда напряжение на одной из фаз по входу или выходу энергоустановки отличается от 0, но меньше амплитудного значения, для каждой из фаз по входу и выходу энергоустановки выбирается временной интервал, не кратный периоду изменения напряжения рабочей сети напряжения, и определяется время, в течение которого напряжения трех фаз по входу и выходу энергоустановки имеют одну и ту же выбранную полярность. В случае совпадения времени для каждой пары напряжений, относящейся к одной фазе, делают вывод о совпадении фаз по входу и выходу энергоустановки. Устройство для осуществления способа содержит для каждой фазы со стороны сборных шин емкостные датчики напряжения, соединенные с компараторами, выходы которых соединены с соответствующими входами микроконтроллера, а выходы микроконтроллера соединены с индикатором. Со стороны отходящих шин также установлены емкостные датчики напряжения, соединенные с компараторами, выходы которых соединены с соответствующими входами микроконтроллера, а выходы микроконтроллера соединены с индикатором. В микроконтроллере в одном режиме работы определяются наличие импульсов и их частота следования и в случае соответствия частоты следования заданному значению подается команда на включение индикаторов, а в другом режиме – с момента времени, когда напряжение на одной из фаз по входу или выходу энергоустановки больше 0, но меньше амплитудного, выбирается временной интервал, не кратный периоду изменения напряжения рабочей сети, и определяется время, в течение которого (в данном устройстве выбран интервал полпериода) напряжения трех фаз по входу и выходу энергоустановки имеют одну и ту же выбранную полярность, и в случае совпадения времени для каждой пары напряжений, относящейся к одной фазе, делают вывод о совпадении фаз по входу и выходу энергоустановки. При неправильной фазировке поочередно попарно загораются соответствующие светодиоды, указывающие, какие фазы совпадают. Техническим результатом является повышение достоверности и надежности результатов проверки, безопасности работающего персонала и максимальное исключение субъективной оценки при проведении работ в энергоустановках. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области электротехники и предназначена для контроля наличия высокого напряжения по входу и выходу энергоустановки и определения правильности фазировки линий.

Известны способы и устройства для проверки совпадения фаз трехфазной сети в энергоустановке, при которых используются контактные щупы, между которыми подключены последовательно соединенные первая цепь высоковольтных резисторов, газоразрядный индикатор, соединенный параллельно с емкостным шунтом, и вторая цепь высоковольтных резисторов (RU 2133968,1999, SU 1624340, 1991).

Недостатком известных решений является то, что при проведении работ по проверке совпадения фаз задействован человек, находящийся в зоне высокого напряжения, от которого зависят надежность контакта щупов с шинами и в целом результат проведенных измерений. К тому же последовательная цепочка резисторов, газоразрядных индикаторов и других элементов схемы имеет низкую надежность и не позволяет гарантировать достоверность результатов проверки.

Задачей, на которую направлена заявленная группа изобретений, является повышение достоверности и надежности результатов проверки, безопасность работающего персонала и максимальное исключение человеческого фактора при проведении работ в энергоустановках.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе проверки совпадения фаз трехфазной сети в энергоустановке контролируют наличие высокого напряжения на каждом из трех входов и трех выходов энергоустановки, затем выбирают временной интервал проведения измерений, не кратный периоду изменения напряжения рабочей сети, при котором в его начальной точке напряжение каждой из фаз по входу и выходу энергоустановки не равно нулю и по своему абсолютному значению меньше абсолютного значения напряжения в рабочей сети, в течение указанного интервала измеряют отрезки времени tA1, tB1 и tC1, в течение которых значения напряжений на каждом отдельном входе энергоустановки имеет предварительно выбранную полярность, в течение указанного временного интервала также измеряют отрезки времени tA2, tB2 и tC2, в течение которых значение напряжений на каждом отдельном выходе энергоустановки имеет ту же полярность, которая выбрана при контроле напряжений на входах энергоустановки, затем сравнивают отрезки времени tA1, tB1 и tC1 с отрезками времени tA2, tB2 и tC2, для каждого времени, измеренного на входе энергоустановки tA1, tB1 и tC1, выбирают то время на выходе энергоустановки tA2, tB2 и tC2, которое совпадает с ним по величине, и на основании указанного сопоставления делают вывод о совпадении или несовпадении фаз по входу и выходу энергоустановки.

В частном случае длительность временного интервала проведения измерений может быть выбрана меньше периода изменения напряжения рабочей сети, например она может быть равна половине периода.

Устройство для осуществления заявленного способа содержит для каждой фазы со стороны сборных шин емкостные датчики напряжения, соединенные с компараторами, выходы которых соединены с соответствующими входами микроконтроллера, а выходы микроконтроллера соединены с индикатором. Со стороны отходящих шин также установлены емкостные датчики напряжения, соединенные с компараторами, выходы которых соединены с соответствующими входами микроконтроллера, а выходы микроконтроллера соединены с индикатором. В микроконтроллере в одном режиме работы определяются наличие импульсов и их частота следования и в случае соответствия частоты следования заданному значению подается команда на включение индикаторов, а в другом режиме – с момента времени, когда напряжение на одной из фаз по входу или выходу энергоустановки больше 0, но меньше амплитудного значения, для каждой из фаз по входу и выходу энергоустановки определяется время, в течение которого за полпериода напряжения трех фаз по входу и выходу энергоустановки имеют одну и ту же выбранную полярность, и в случае совпадения времени для каждой пары, относящейся к одной фазе, подается команда на включение всех индикаторов.

В частном случае выполнения предложенного устройства в качестве датчиков напряжения могут быть выбраны емкостные делители напряжения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:

на фиг.1 представлена блок-схема устройства,

на фиг.2 – эпюра напряжений трех фаз по входу энергоустановки.

Устройство содержит три емкостных датчика по входу и три емкостных датчика по выходу энергоустановки. Каждый датчик представляет собой емкостный делитель напряжения, содержащий для каждой фазы два конденсатора по входу: первый делитель – (С1) и (С4), второй – (С2) и (С5), третий – (С3) и (С6), по выходу: первый делитель – (С7) и (С10), второй – (С8) и (С10), третий – (С9) и (С12).

От емкостных датчиков, считывающих информацию непосредственно с каждой фазы по входу и выходу энергоустановки, наведенное напряжение поступает на соответствующие входы компараторов U2, U3, U4 и U5, U6, U7.

На выходе компараторов формируются импульсы с частотой 50 Гц, сдвинутые по фазам А, В и С на 120° относительно друг друга. Выходы компараторов U2, U3, U4 и U5, U6, U7 подключены ко входам микроконтроллера U1, в котором определяется наличие импульсов и их частота следования. В качестве микроконтроллера U1 может быть использована выпускаемая в промышленности микросхема PIC 16C52-04/P.

Если частота следования импульсов соответствует частоте 50 Гц, подается команда на включение светодиодов D20, D21, D22, D23, D24 и D25, сигнализирующих о наличии высокого напряжения на соответствующих фазах. Таким образом, обеспечивается селективность выбора полезного сигнала и, как следствие, исключается срабатывание устройства от ложных сигналов и помех.

Если напряжение на одной или нескольких фазах отсутствует, то светодиоды начинают мигать (один раз в 3-5 сек), сигнализируя об отсутствии высокого напряжения на соответствующих фазах.

Когда определено наличие высокого напряжения на всех фазах по входу и выходу, микроконтроллер U1 переходит в режим определения правильности фазировки линий. Для этого выбирают временной интервал проведения измерений, не кратный периоду изменения напряжения рабочей сети, при котором в его начальной точке напряжение каждой из фаз по входу и выходу энергоустановки не равно нулю и по своему абсолютному значению меньше абсолютного значения напряжения в рабочей сети, в течение указанного интервала измеряют отрезки времени tA1, tB1 и tC1, в течение которых значение напряжений на каждом отдельном входе энергоустановки имеет предварительно выбранную полярность, в течение указанного временного интервала также измеряют отрезки времени tA2, tB2 и tC2, в течение которых значение напряжений на каждом отдельном выходе энергоустановки имеет ту же полярность, которая выбрана при контроле напряжений на входах энергоустановки, затем сравнивают отрезки времени tA1, tB1 и tC1 с отрезками времени tA2, tB2 и tC2, для каждого отрезка времени, измеренного на входе энергоустановки tA1, tB1 и tC1, выбирают тот отрезок времени на выходе энергоустановки tA2, tB2 и tC2, который совпадает с ним по величине, и на основании указанного сопоставления делают вывод о совпадении или несовпадении фаз по входу и выходу энергоустановки. В случае совпадения времени для каждой пары, относящейся к одной фазе, загораются шесть светодиодов D20, D21, D22, D23, D24, D25 на лицевой панели электронного блока. При неправильной фазировке поочередно попарно загораются на 3-7 сек соответствующие светодиоды, указывающие, какие фазы совпадают.

При любом изменении в работе энергоустановки, при пропадании или появлении фазы, а также при неправильной фазировке подается звуковой сигнал, который можно отключить кнопкой. Если звуковой сигнал не отключен вручную в течение 20-60 сек, он отключится автоматически.

В устройстве предусмотрен контроль состояния датчиков и монтажа на отсутствие коротких замыканий и заниженного входного сопротивления, а также контроль режима работы компараторов U2. U3, U4, U5, U6 и его входных цепей. При коротком замыкании или отклонении от установленных режимов подается соответствующий сигнал и мигает светодиод «ОШИБКА» до устранения неисправности.

Формула изобретения

1. Способ проверки совпадения фаз трехфазной сети в энергоустановке, заключающийся в том, что контролируют наличие высокого напряжения на каждом из трех входов и трех выходов энергоустановки, затем выбирают временной интервал проведения измерений, не кратный периоду изменения напряжения рабочей сети, при котором в его начальной точке напряжение каждой из фаз по входу и выходу энергоустановки не равно нулю и по своему абсолютному значению меньше абсолютного значения напряжения в рабочей сети, в течение указанного интервала измеряют отрезки времени tA1, tB1 и tC1, в течение которых значения напряжений на каждом отдельном входе энергоустановки имеет предварительно выбранную полярность, в течение указанного временного интервала также измеряют отрезки времени tA2, tB2 и tC2, в течение которых значение напряжений на каждом отдельном выходе энергоустановки имеет ту же полярность, которая выбрана при контроле напряжений на входах энергоустановки, затем сравнивают отрезки времени tA1, tB1 и tC1 с отрезками времени tA2, tB2 и tC2, для каждого отрезка времени, измеренного на входе энергоустановки tA1, tB1 и tC1 выбирают тот отрезок времени на выходе энергоустановки tA2, tB2 и tC2, который совпадает с ним по величине, и на основании указанного сопоставления делают вывод о совпадении или несовпадении фаз по входу и выходу энергоустановки.

2. Способ проверки совпадения фаз трехфазной сети в энергоустановке по п.1, отличающийся тем, что длительность временного интервала проведения измерений меньше периода изменения напряжения рабочей сети.

3. Способ проверки совпадения фаз трехфазной сети в энергоустановке по п.2, отличающийся тем, что длительность временного интервала проведения измерений составляет половину периода изменения напряжения рабочей сети.

4. Устройство для проверки совпадения фаз трехфазной сети в энергоустановке, содержащее по датчику напряжения, подключенному к каждой из фаз по выходу и входу энергоустановки, выход каждого из датчиков соединен со входом соответствующего компаратора, ко второму выходу которого подведено опорное напряжение, выходы всех компараторов связаны со входами микроконтроллера, выходы которого соединены со входами индикаторов, причем микроконтроллер выполнен с возможностью в одном режиме работы определять наличие импульсов высокого напряжения и их частоту следования и, в случае соответствия частоты следования заданному значению, подавать команду на включение индикаторов, а в другом режиме – определять временной интервал проведения измерений напряжений на каждой из фаз по входу и выходу энергоустановки, измерять отрезки времени, в течение которых значения напряжений на каждом отдельном входе и выходе энергоустановки имеют предварительно выбранную полярность, и сравнивать их между собой.

5. Устройство для проверки совпадения фаз трехфазной сети в энергоустановке по п.4, отличающееся тем, что в качестве датчиков напряжения выбраны емкостные делители напряжения.

РИСУНКИ