RU15430U1 - ELECTRICAL INSTALLATION CONTROL AND PROTECTION DEVICE - Google Patents

Description

Устройство контроля и защиты электроустановокDevice for monitoring and protection of electrical installations

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано для контроля режимов работы и защитного отключения электроустановок неременного тока: электродвигателей, генераторов, трансформаторов и др. при перегрузке и недогрузке по току, витковых замыканиях, неполнофазных режимах и перекосах в питающей сети.The device relates to the field of electrical engineering and can be used to control operating modes and protective shutdown of electrical installations of continuous current: electric motors, generators, transformers, etc. during overload and underloading of current, windings, short-circuit modes and distortions in the supply network.

Известно устройство токовой защиты 1, которое может быть использовано для занщты двигателей или генераторов переменного тока от токовых перегрузок. Устройство содержит в качестве датчиков блок трансформаторов тока в цепи нагрузки, пороговый элемент с регулируемым порогом срабатывания и исполнительный орган, вьшолненный с возможностью отключения нагрузки от фаз сети. Недостатком устройства являются невысокая точность регу.пирования порога срабатывания и ограниченные функциональные возможности.A device for current protection 1, which can be used for zashchity engines or alternators from current overloads. The device comprises, as sensors, a block of current transformers in the load circuit, a threshold element with an adjustable response threshold, and an actuator configured to disconnect the load from the network phases. The disadvantage of this device is the low accuracy of regulation of the response threshold and limited functionality.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является устройство для защиты электроустановок от режимных перегрузок 2. Устройство содержит датчики контролируемых параметров (тока и температуры), уставки предельных значений контролируемых параметров, элемент сравнения (компараторы), блок индикации и испо.1шительный орган - выключатель цепей питания защищаемой электроустановки. Его недостатками являются:The closest analogue in technical essence is a device for protecting electrical installations from operational overloads 2. The device contains sensors of monitored parameters (current and temperature), limit value settings of monitored parameters, a comparison element (comparators), an indication unit, and an actuator - power circuit breaker protected electrical installation. Its disadvantages are:

ограниченные функциональные возможности, в частности, отсутствие учета (фиксации) количества аварийных отключений электроустановок.limited functionality, in particular, the lack of accounting (fixing) the number of emergency shutdowns of electrical installations.

отображение блоком индикации .пишь самого факта нарушений параметров режима paбoтыL, а не ве.пнчину этих нарушений или отклонений от заданных значений.the display unit indicates. the fact of violations of operation mode parameters L itself, and not the entire cause of these violations or deviations from the set values.

Це.1п. полезной моде.11и - создание компактного, надежного, простого в обслуживании устройства контроля и защиты электроустановок.Це.1п. useful fashion. 11i - creation of a compact, reliable, easy-to-maintain device for monitoring and protecting electrical installations.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в известное устройство, включающее датчики тока, блок задержки, уставки пpeдeJшныx значений, элементы сравнения ( компараторы ), блок индикации и исполните.11ьный орган введены блок памяти, включающий счетчики аварийных отключений и схемы хранения уставок, приемные и передаюпще элементы беспроводной связи, а блок индикации снабжен цифровым дисплеем, при этом функции блока задержки, элементов сравнения, задание уставок предельных значений, управление исполнительным органом, обработку текущей информации и передачу ее на дисплей выпо.1шяют два микропроцессорных устройства, обменивающихся между собой информацней по беспроводному ( оптическому) каналу связи. На фиг.2. гфедставлена функциональная схема предлагаемой полезной моде.1П1. Здесь Е1, Е2, ЕЗ - датчики тока, 1,2-микропроцессорные устройства, 3 - блок памяти, содержащий счетчики аварийных отключений (За) и схему хранения уставок (36), 4 - электронный ключ, 9 - электромагнитный контактор, 5 кнопочный пульт управления, 6 - цифровой дисплей, 7 5 передающие и 8,| -приемные элементы связи.The essence of the proposed utility model is that in the known device, including current sensors, a delay unit, the settings of the previous values, comparison elements (comparators), an indication unit and an executive body, a memory unit is introduced including emergency trip counters and settings storage circuits, receiving and transmitting wireless elements, and the display unit is equipped with a digital display, while the functions of the delay unit, comparison elements, setting the limit values, controlling the executive body, Two current microprocessor devices exchange information between each other via a wireless (optical) communication channel. In figure 2. The functional diagram of the proposed useful fashion is presented. 1P1. Here E1, E2, EZ are current sensors, 1,2 microprocessor devices, 3 is a memory block containing emergency shutdown (Za) counters and a settings storage circuit (36), 4 is an electronic key, 9 is an electromagnetic contactor, 5 is a push-button remote control, 6 - digital display, 7 5 transmitting and 8, | -receiving elements of communication.

j-- ™ j- 8 Т в S j-- ™ j- 8 T in S

Н 02 Н H 02 N

помощью передающих и приемных элементов, установленных на блоке индикации и реле, и содержащих ИК-приемники и ИК-излучатели. Для установления связи блок подносится к реле на расстояние 5-30 см, происходит считывание информации. Один блок индикации может работать с любым количеством реле защиты.using transmitting and receiving elements installed on the display unit and relays, and containing IR receivers and IR emitters. To establish communication, the unit is brought to the relay at a distance of 5-30 cm, information is read. One display unit can work with any number of protection relays.

Блок памяти устройства предназначен для хранения информации о предельных значениях режима работы установок (режимных уставках) и их регулирования, а также хранения информации о количестве аварийных отключений за установленный промежуток времени. Счетчики аварийных отключений фиксируют число отключений, происходящих при следуюБЩХ аварийных ситуациях: обрыв фазы, перегрузка, недогрузка, превышение дисбаланса.The device’s memory block is intended for storing information on the limiting values of the operating mode of the installations (operating settings) and their regulation, as well as storing information on the number of emergency shutdowns for a set period of time. Emergency shutdown counters record the number of shutdowns that occur during the following GENERAL emergency situations: phase failure, overload, underload, excess imbalance.

Эта информация при необходимости может быть представлена на экране дисплея. Число регистрируемых аварийных отключений может превьппать 255. Состояние счетчиков аварий сохраняется неограниченное время, в том числе и при отключении сетевого питания. Сброс счетчиков возможен только после подачи специальной команды.This information, if necessary, can be presented on the display screen. The number of recorded emergency shutdowns can be up to 255. The status of the alarm counters remains unlimited time, including when the power supply is disconnected. Resetting counters is possible only after a special command has been issued.

Включение в устройство счетчиков аварийных отключений позво.гаяет вести количественный и качественный учет аварий, что повьппает надежность эксплуатационного контроля работы электроустановок.The inclusion of emergency shutdown counters in the device allows you to keep a quantitative and qualitative record of accidents, which increases the reliability of operational control of electrical installations.

Блок индикации содержит одно из мшфопроцессорных устройств, цифровой дисплей, приемопередающие элементы связи, кнопочный пульт управления и вьшолняет функпли не только отображения информации, но и управления.The display unit contains one of the microprocessor devices, a digital display, transceiver communication elements, a push-button control panel and performs functions not only of displaying information, but also of control.

С помощью блока индикации осуществляются следующие операции:Using the display unit, the following operations are carried out:

-отображение текущей информации на Э1фане дисплея о рабочем режиме, причинах аварий, а также информации, находящейся в блоке памяти, о режимных уставках и количестве аварийных отключений;-display of current information on the display E1fan about the operating mode, the causes of accidents, as well as the information in the memory unit, about the operating settings and the number of emergency shutdowns;

-установка требуемых значений режимных уставок и временных задержек на отключение (программирование);-setting the required values of operating settings and time delays for shutdown (programming);

- сброс (обнуление) счетчиков аварийных отключений.- reset (zeroing) of emergency trip counters.

Дисплей оснащен жидко1фисталлическим индикатором с разрешением 2 строки по 16 разрядов. Вся информация может быть представлена на пяти «страницах дисплея, последовательное переключение которых осуществляется с помощью соответствуюпщх ююпок ( 5 ) в прямом или обратном порядке. На первой и второй «страницах отображается те1отцее состояние электроустановки, в режиме «авария предполагаемая причоина аварийного отключения, остаток времени до автоматического сброса зашщы, параметры рабочего режима. На третьей и четвертой «страницах отображаются значения уставок защиты по току перегрузки, дисбалансу токов, а также установленные значения времени задержки срабатывания запщтного отключения и времени до автоматического сброса защиты. На «странице пять отображаются значения четырех счетчиков аварийных отключений.The display is equipped with a liquid crystal indicator with a resolution of 2 lines of 16 bits. All information can be presented on five “display pages, the sequential switching of which is carried out using the appropriate buttons (5) in direct or reverse order. The first and second “pages” show the current status of the electrical installation, in the “accident” mode, the alleged cause of the emergency shutdown, the remainder of the time before the automatic reset of the protection, operating mode parameters. The third and fourth “pages display the values of the protection settings for the overload current, current imbalance, as well as the set values of the delay time for the on-off trip and the time until the protection is automatically reset. On page five, the values of the four trip counters are displayed.

Программирование осуществляется с помощью кнопок управления, расположенных на блоке индикации. Требуемое значение параметра отображается на экране дисплея, затем через передаюш;ие и приемные элементы связи параметр передается в блок памяти устройства.Programming is carried out using the control buttons located on the display unit. The required value of the parameter is displayed on the display screen, then via the transmitting; communication receiver and receiver elements, the parameter is transmitted to the device’s memory unit.

Возможность изменения в процессе эксплуатации режимных уставок, а также возможность контроля текущего режима повьпдают надежность защиты и создают дополнительные эксплуатационные удобства обслуживающему персоналу.The possibility of changing operating settings during operation, as well as the ability to control the current mode, increase the reliability of protection and create additional operational amenities for maintenance personnel.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.The proposed utility model works as follows.

В фазах А, В, С питающей сети контролируемой электроустановки установлены датчики тока Е1, Е2, ЕЗ, вьп1О.гп1енные, например, в виде тороидальных трансформаторов Данные с датчиков поступают в мшфопроцессор (1). Микропроцессор под управлением заложенной в него программы запрашивает значения уставок, хранящихся в блоке памяти ( 3 ), осуществляет сравнение данных, поступающих от датчиков тока и режимные уставки, и передает команду на отключение исполнительному органу, состоящему, например, из полупроводюосового электронного ключа (4) и электромагнитного контактора (11) .Информацию об отключении микропроцессор передает в блок памяти на счетчики аварийных отключений. Для отображения информации на экране дисплея ( 6 ) нажимается необходимая кнопка на пульте ( 5 ), запрос поступает в микропроцессор ( 2 ), обрабатьшается и через передающий ( 7 ) и приемный ( 8 ) элемент связи поступает в микропроцессор ( I ). Запрашиваемую информацию о параметрах текущих режимов иди информацию, хранящуюся в блоке памяти ( 3 ), микропроцессор ( 1 ) через передающий ( 9 ) и приемный ( 10 ) элементы связи передает в микропроцессор ( 2 ) блока индикации, и далее информация поступает на дисплей.In phases A, B, C of the supply network of the monitored electrical installation, current sensors E1, E2, EZ, bp1O.pn1 are installed, for example, in the form of toroidal transformers Data from the sensors is transmitted to the microprocessor (1). The microprocessor, under the control of the program embedded in it, requests the values of the settings stored in the memory unit (3), compares the data received from the current sensors and operating settings, and transmits the shutdown command to the executive body, consisting, for example, of a semiconductor electronic key (4) and an electromagnetic contactor (11). The microprocessor transmits the shutdown information to the memory block for emergency shutdown counters. To display information on the display screen (6), the necessary button on the remote control (5) is pressed, the request arrives at the microprocessor (2), is processed and transmitted through the transmitting (7) and receiving (8) communication element to the microprocessor (I). The requested information about the parameters of the current modes, go to the information stored in the memory unit (3), the microprocessor (1) passes through the transmitting (9) and receiving (10) communication elements to the microprocessor (2) of the display unit, and then the information goes to the display.

При перепрограммировании реле требуемое значение уставки с помощью кнопок устанавливается на экране дисплея, ( 6 ), далее передается в микропроцессор ( 2 )блока индикации, затем через передающий ( 7 ) и приемный ( 8 ) элементы связи передается в мшфопроцессор,( 1 ) оттуда устанавливаемый параметр переходит в блок памяти ( 3 ). При сбросе (обнулении) счетчиков аварийньгх: отключений команда на удаление информации подается с помощью кнопок пульта ( 5 ) на блок индикации ( 6 ), на микропроцессор ( 2 ) и далее через передающее и приемное элементы связи на микропроцессор ( 1 ), а затем в блок памяти ( 3 ) на счетчики аварийных отключений. .Информация о количестве зафиксированных аварий из блока памяти удаляется.When reprogramming the relay, the desired setting value is set using the buttons on the display screen, (6), then it is transferred to the microprocessor (2) of the display unit, then it is transmitted to the microprocessor via the transmitting (7) and receiving (8) communication elements, (1) the parameter goes to the memory block (3). When resetting (zeroing) the emergency counters: shutdowns, the command to delete information is sent using the remote control buttons (5) to the display unit (6), to the microprocessor (2) and then through the transmitting and receiving communication elements to the microprocessor (1), and then to a memory unit (3) for emergency shutdown counters. . Information about the number of recorded alarms from the memory block is deleted.

Предлагаемое устройство устанав.1швается в цепях питания трехфазных электроустановок и контрошфует токи, гфотекающие по проводам каждой из трех фаз, отключая электроустановки при возникновении следующих аварийных режимов:The proposed device is installed. 1 is installed in the power circuits of three-phase electrical installations and contours currents flowing through the wires of each of the three phases, disconnecting electrical installations when the following emergency conditions occur:

перегрузки по току недопустимой продолжительности;overcurrent of unacceptable duration;

недогрузке (холостом ходе);underload (idling);

обрыве любой фазы;breakage of any phase;

перекосе фаз питающей сетн.phase imbalance supply setn.

Устройство по сравнению с аналогом обладает следующими преимуществами.The device in comparison with the analogue has the following advantages.

1.Наличие цифровой индикации текущих режимов и уставок позволяет осуществлять задание уставок с высокой точиостью и с контролируемым технологическим запасом, что повышает надежность защиты и исключает перетрузки защищаемой электроустановки.1. The presence of a digital indication of the current modes and settings allows you to set the settings with high accuracy and with a controlled technological reserve, which increases the reliability of protection and eliminates overloading of the protected electrical installation.

2.Паличие счетчиков аварий позволяет проводить статистический анализ аварийных ситуаций.2. The presence of accident counters allows for statistical analysis of emergency situations.

4.Наличие дистанциоиной оптической связи повьппает электробезопасиость при обслуживании электрооборудования, находящегося под напряжением.4. The presence of distance optical communication enhances electrical safety when servicing live electrical equipment.

5.Один блок индикащ1и может работать с любым количеством реле, при этом конструкция реле зшрощается, что повьппает его надежность и снижает стоимость устройства в целом.5. One display unit can work with any number of relays, while the design of the relay is simpler, which increases its reliability and reduces the cost of the device as a whole.

6.Применение мтфопроцессоров в предлагаемом устройстве повьппает, достоверность измеряемых параметров, увеличивает надежность и быстродействие защиты энергообъектов.6. The use of MTF processors in the proposed device improves the reliability of the measured parameters, increases the reliability and speed of protection of power facilities.

При изготовлении предлагаемой полезной модели используются серийно вьптускаемые приборы и микропроцессорные устройства. В качестве датчиков тока могут использоваться датчики Холла или индуктивные датчики в виде тороидалып 1х колец с обмоткой. В запоминающем блоке использованы схемы памяти АТ93с66 и микропроцессоры АТ89с2030 фирмы ATMEL (США), функции электронного ключа вьшолняет симистор ТС 106-10. Приемные и передаюпще устройства сделаны на базе фотодиодов ФД263 и светодиодов АЛ368, испо.пьзован цифровой индикатор типа PC 1602.In the manufacture of the proposed utility model, commercially available instruments and microprocessor devices are used. As current sensors, Hall sensors or inductive sensors in the form of 1-ring toroidal rings with a winding can be used. The memory block uses AT93s66 memory circuits and AT89s2030 microprocessors from ATMEL (USA); the triac TC 106-10 performs the functions of an electronic key. The receiving and transmitting devices are made on the basis of FD263 photodiodes and AL368 LEDs, a digital indicator such as PC 1602 is used.

Литература:Literature:

1.Заявка 93028261 07 Бл. «Изобретеиия № 18, 1996, стр.81.1. Application 93028261 07 Bl. "Inventions No. 18, 1996, p. 81.

2.Заявка 92006429 07 Бл. «Изобретения Ко 5, 1996, стр.70.2. Application 92006429 07 Bl. “Inventions of Co 5, 1996, p. 70.

Авторы П .В.СтупаковAuthors P.V. Stupakov

..

А.П.Борисов |1,.К.Фролов A.P. Borisov | 1, .K. Frolov

Claims (2)

1. Устройство контроля и защиты электроустановок, содержащее датчики тока, уставки пороговых значений, компараторы, блок задержки, блок индикации, исполнительный орган, отличающееся тем, что введены блок памяти, включающий счетчики аварийных отключений и схему хранения уставок, приемные и передающие элементы беспроводной связи, первое и второе микропроцессорные устройства, связанные между собой посредством указанных элементов связи, а блок индикации смонтирован в отдельном корпусе и содержит цифровой дисплей и второе микропроцессорное устройство, при этом в первое микропроцессорное устройство входит схема компараторов и схема блока задержки, а выходы первого микропроцессорного устройства соединены со входом блока памяти, входом исполнительного органа и входом передающего элемента связи, входы первого микропроцессорного устройства соединены с выходами датчиков тока, выходом блока памяти и выходом приемного элемента связи, выходы второго микропроцессорного устройства соединены с входами цифрового дисплея и входами передающего элемента связи, входы второго микропроцессорного устройства соединены с выходом приемного элемента связи и выходом кнопочного пульта управления.1. A device for monitoring and protection of electrical installations containing current sensors, threshold settings, comparators, a delay unit, an indication unit, an executive body, characterized in that a memory unit is included, including emergency trip counters and a settings storage circuit, receiving and transmitting wireless elements , the first and second microprocessor devices are interconnected by means of these communication elements, and the display unit is mounted in a separate housing and contains a digital display and a second microprocessor device, while the first microprocessor device includes a comparator circuit and a delay unit circuit, and the outputs of the first microprocessor device are connected to the input of the memory unit, the input of the executive body and the input of the transmitting communication element, the inputs of the first microprocessor device are connected to the outputs of the current sensors, the output of the memory unit and the output of the receiving communication element, the outputs of the second microprocessor device are connected to the inputs of the digital display and the inputs of the transmitting communication element, the inputs of the second mic the processor device is connected to the output of the receiving communication element and the output of the button control panel. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приемные и передающие элементы связи выполнены на инфракрасных излучателях и приемниках инфракрасного излучения.

2. The device according to claim 1, characterized in that the receiving and transmitting communication elements are made on infrared emitters and receivers of infrared radiation.