RU199233U1 - ARC BREAKDOWN PROTECTION DEVICE - Google Patents

ARC BREAKDOWN PROTECTION DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU199233U1
RU199233U1 RU2020113685U RU2020113685U RU199233U1 RU 199233 U1 RU199233 U1 RU 199233U1 RU 2020113685 U RU2020113685 U RU 2020113685U RU 2020113685 U RU2020113685 U RU 2020113685U RU 199233 U1 RU199233 U1 RU 199233U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
self
microcontroller
frequency
test
Prior art date
Application number
RU2020113685U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Мкртумов
Алексей Николаевич Немцов
Федор Николаевич Немцов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Эколайт" (ООО "Эколайт")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Эколайт" (ООО "Эколайт") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Эколайт" (ООО "Эколайт")
Priority to RU2020113685U priority Critical patent/RU199233U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU199233U1 publication Critical patent/RU199233U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/10—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current additionally responsive to some other abnormal electrical conditions

Landscapes

  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к устройствам защиты при дуговом пробое (УЗДП). УЗДП (1) содержит блок (2) считывания напряжения, датчик (3) тока, блок (4) выделения высокочастотных сигналов тока, блок (5) выделения среднечастотных сигналов тока, микроконтроллер (6), блок (7) питания, орган (8) отключения и блок (11) самотестирования. При этом блок (11) самотестирования включен со стороны защищаемой цепи с возможностью подачи сигнала самотестирования в защищаемую цепь для их регистрации датчиком (3) тока. Технический результат заключается в повышении надежности работы УЗДП (1) за счет расширения его функциональных возможностей, обеспечивающих проверку работы устройства и его компонентов, при этом не прерывая работы устройства, и возможность подстройки срабатывания устройства по порогу тока искрения реальными тестирующими импульсами.The utility model relates to arc fault protection devices (SPDD). UZDP (1) contains a voltage reading unit (2), a current sensor (3), a unit (4) for separating high-frequency current signals, a unit (5) for separating medium-frequency current signals, a microcontroller (6), a power supply unit (7), an organ (8 ) shutdown and self-test block (11). In this case, the self-test unit (11) is included from the side of the protected circuit with the possibility of supplying a self-test signal to the protected circuit for their registration by the current sensor (3). The technical result consists in increasing the reliability of the ultrasonic detector (1) by expanding its functionality, ensuring the verification of the operation of the device and its components, while not interrupting the operation of the device, and the possibility of adjusting the operation of the device according to the sparking current threshold by real testing pulses.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и электроники, а именно, к устройствам защиты при дуговом пробое в электрических сетях, и может быть использована в быту и на производстве для защиты электрических цепей при дуговом пробое.The utility model relates to the field of electrical engineering and electronics, namely, to protection devices for arc breakdown in electrical networks, and can be used in everyday life and at work to protect electrical circuits during arc breakdown.

Устройство защиты при дуговом пробое (УЗДП) предназначено для снижения нежелательных эффектов, возникающих при искрении (дуговом пробое) в контролируемой, или защищаемой, цепи путем разъединения питающей сети и защищаемой цепи. Требования к УЗДП определены ГОСТ IEC 62606-2016 «Устройства защиты бытового и аналогичного назначения при дуговом пробое. Общие требования», либо иными техническими требованиями, предъявляемыми к УЗДП в электрических сетях и электроустановках.Arc fault protection device (ARC) is designed to reduce unwanted effects arising from arcing (arc fault) in the controlled or protected circuit by disconnecting the supply network and the protected circuit. Requirements for SPDD are defined by GOST IEC 62606-2016 "Protection devices for household and similar purposes in case of arc breakdown. General requirements ", or other technical requirements for ultrasonic control devices in electrical networks and electrical installations.

Электрические сети обычно защищаются модульными автоматическими выключателями и устройствами защитного отключения (УЗО). Однако данные устройства не способны вовремя определять периодически возникающие искрения и дуговые пробои и, таким образом, не обеспечивают полную защиту от возможного возгорания и пожара. Случайно возникающие искрения не всегда приводят к серьезным последствиям, но электрические дуги могут очень быстро привести к сильному локальному повышению температуры.Electrical networks are usually protected by modular circuit breakers and residual current devices (RCDs). However, these devices are not able to detect intermittent arcing and arcing faults in time and, thus, do not provide full protection against possible ignition and fire. Accidentally occurring sparks are not always serious, but electric arcs can very quickly lead to a strong local temperature rise.

Из патента РФ RU2660285 (опубликован 05.10.2017; МПК G01R31/08, G01R15/14, H02H7/26) известно устройство защиты от искрения (УЗИс), которое содержит блок питания, по меньшей мере один блок считывания напряжения, по меньшей мере один датчик тока, блок выделения высокочастотных сигналов тока, блок выделения среднечастотных сигналов тока, микроконтроллер и орган отключения. Микроконтроллер взаимодействует с указанными блоками для измерения и анализа сигналов тока в высокочастотной области и среднечастотной области, а также сигналов напряжения в среднечастотной области и низкочастотной области, на основании чего определяет событие единичного искрового разряда, накапливает информацию о единичных искровых разрядах, сохраняет ее в виде параметра искрения и вырабатывает сигнал отключения по достижении параметром искрения заданного значения. Орган отключения предназначен для отключения защищаемой цепи от сети по сигналу отключения.From the RF patent RU2660285 (published on 10/05/2017; IPC G01R31 / 08, G01R15 / 14, H02H7 / 26), an arcing protection device (AFDD) is known, which contains a power supply unit, at least one voltage reading unit, at least one sensor current, a block for extracting high-frequency current signals, a block for extracting medium-frequency current signals, a microcontroller and a shutdown organ. The microcontroller interacts with these units for measuring and analyzing current signals in the high-frequency and mid-frequency regions, as well as voltage signals in the mid-frequency and low-frequency regions, on the basis of which it determines the event of a single spark discharge, accumulates information about single spark discharges, stores it as a parameter sparking and generates a shutdown signal when the sparking parameter reaches the set value. The shutdown device is designed to disconnect the protected circuit from the network by a shutdown signal.

Известное УЗИс обеспечивает повышение точности определения события искрения, снижение количества ложных срабатываний, увеличение зоны обслуживания, количества подключенных электроприборов, протяженности и разветвленности защищаемой цепи. Однако оно также характеризуется отсутствием функции самотестирования, что повышает вероятность неверного определения события искрения или вообще невозможность такого определения, например, по причине неисправности датчика тока.The known AFDD provides an increase in the accuracy of determining the sparking event, a decrease in the number of false alarms, an increase in the service area, the number of connected electrical appliances, the length and branching of the protected circuit. However, it is also characterized by the absence of a self-test function, which increases the likelihood of an incorrect detection of an arcing event or the impossibility of such a determination, for example, due to a malfunction of the current sensor.

Также известно УЗДП семейства SIEMENS 5SM6 (см. по ссылке https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid:8591ea1d52328862b34a9b9925defa4062aa3f2a/version:1527519761/afd-5sm6-ru.pdf, опубл. 2012 г.), которое выбрано в качестве ближайшего аналога настоящей полезной модели.Also known is the AFDD of the SIEMENS 5SM6 family (see the link https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid:8591ea1d52328862b34a9b9925defa4062aa3f2a/version:1527519761/afd-5sm6-ru.pdf, publ. ), which was chosen as the closest analogue of this utility model.

Как и описанное выше УЗИс, УЗДП семейства SIEMENS 5SM6 позволяет посредством модуля управления определять событие искрения в защищаемой цепи и формировать сигнал расцепителю (органу отключения) на разъединение питающей сети и защищаемой цепи. Кроме того, в ближайшем аналоге реализована функция самотестирования, схема которой из описания SIEMENS 5SM6 приведена на фиг. 1. Самотестирование автоматически запускается через установленные промежутки времени с целью проверки работоспособности микропроцессора и алгоритмов определения. Программное обеспечение микроконтроллера генерирует синтетические высокочастотные и токовые сигналы – сигналы самотестирования, которые подобны сигналам дугового пробоя, и эти сигналы самотестирования поступают в цепь обнаружения системы после датчика тока и высокочастотного датчика, а затем оцениваются аналоговой цепью и микроконтроллером. Далее микроконтроллер генерирует команду отключения, причем во время самотестирования сигнал отключения для реле расцепления отключается на короткое время, чтобы избежать практического отключения устройства. После успешного завершения проверки путь отключения снова вводится в действие. Отрицательный результат проверки приведет к немедленному отключению устройства. Самотестирование будет отложено, если существуют начальные признаки реального дугового пробоя или повышенное потребление тока в соответствующей распределительной цепи выше среднего уровня.Like the AFDD described above, the SPDD of the SIEMENS 5SM6 family allows, by means of the control module, to detect an arcing event in the protected circuit and generate a signal to the release (tripping device) to disconnect the supply network and the protected circuit. In addition, the closest analogue implements a self-test function, the diagram of which from the description of SIEMENS 5SM6 is shown in Fig. 1. Self-test is automatically started at set intervals to check the operability of the microprocessor and detection algorithms. The microcontroller software generates synthetic high-frequency and current signals - self-test signals that are similar to arcing signals, and these self-test signals are fed to the system detection circuit after the current sensor and high frequency sensor, and then evaluated by the analog circuit and the microcontroller. Next, the microcontroller generates a trip command, and during the self-test, the trip signal for the trip relay is disconnected for a short time to avoid a practical trip of the device. After successful completion of the test, the trip path is re-enabled. A negative test result will result in an immediate shutdown of the device. The self-test will be postponed if there are initial signs of a real arcing fault or an over-average current consumption in the associated distribution circuit.

Как следует из описания и схемы самотестирования ближайшего аналога, устройство генерирует сигналы самотестирования, только лишь имитирующие дуговой пробой при самотестировании, и подает их в цепь параллельно сигналам датчика тока и высокочастотного датчика. В этом случае неисправность любого датчика (например, при обрыве цепи, неправильной полярности, неадекватном сердечнике трансформатора и др.) не будет обнаружена при самотестировании, а значит, станет невозможным и точное и однозначное обнаружение дугового пробоя, что является существенным недостатком ближайшего аналога.As follows from the description and the self-test circuit of the closest analogue, the device generates self-test signals that only simulate an arc breakdown during self-testing, and feeds them into the circuit in parallel with the signals of the current sensor and the high-frequency sensor. In this case, a malfunction of any sensor (for example, with an open circuit, wrong polarity, inadequate transformer core, etc.) will not be detected during self-testing, which means that accurate and unambiguous detection of arc breakdown will become impossible, which is a significant drawback of the closest analogue.

Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеуказанного недостатка известных устройств и создание такого УЗДП, в котором функция самотестирования предусматривает подачу реальных, а не моделируемых, тестирующих импульсов непосредственно в защищаемую цепь, что, как следствие, обеспечивает проверку датчиков устройства и практически всех цепей прохождения сигналов и принятия решений о наличии события искрения (пробоя) в защищаемой цепи без прерывания работы устройства.The objective of this utility model is to eliminate the above disadvantage of known devices and create such an SPLD, in which the self-test function provides for the supply of real, rather than simulated, test pulses directly to the protected circuit, which, as a result, ensures the verification of the sensors of the device and almost all signal transmission circuits and making decisions on the presence of an sparking (breakdown) event in the protected circuit without interrupting the operation of the device.

Техническим результатом является повышение надежности работы УЗДП с функцией самотестирования за счет расширения его функциональных возможностей, обеспечивающих проверку работы устройства и его компонентов и возможность подстройки срабатывания устройства по порогу тока искрения путем оценки отклика на калиброванный по амплитуде скачок тока, производимый в конкретной цепи, защищаемой данным УЗДП.The technical result is an increase in the reliability of the operation of the SPD with a self-test function by expanding its functionality, which ensures the verification of the operation of the device and its components and the possibility of adjusting the operation of the device according to the spark current threshold by evaluating the response to an amplitude-calibrated current surge produced in a specific circuit protected by the data UZDP.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается в предлагаемом устройстве защиты при дуговом пробое, включающем блок считывания напряжения, датчик тока, блок выделения высокочастотных сигналов тока, блок выделения среднечастотных сигналов тока, микроконтроллер, блок питания, орган отключения и блок самотестирования. При этом блок самотестирования включен со стороны защищаемой цепи с возможностью подачи сигнала самотестирования в защищаемую цепь для их регистрации датчиком тока.The problem is solved, and the claimed technical result is achieved in the proposed protection device in case of an arc breakdown, which includes a voltage reading unit, a current sensor, a high-frequency current signal extraction unit, a medium-frequency current signal extraction unit, a microcontroller, a power supply unit, a shutdown organ and a self-test unit. In this case, the self-test unit is included from the side of the protected circuit with the possibility of supplying a self-test signal to the protected circuit for their registration by the current sensor.

В отличие от ближайшего аналога, в котором сигнал самотестирования подается параллельно датчику тока и высокочастотному датчику, в заявленном УЗДП сигнал самотестирования подается в защищаемую линию и детектируется датчиком тока, что позволяет проверить работу практически всех цепей прохождения сигналов и принятия решений в устройстве, а также проводить начальную и периодическую автоматическую подстройку по порогу тока искрения под реальные параметры защищаемой цепи в данной инсталляции устройства.In contrast to the closest analogue, in which the self-test signal is fed in parallel to the current sensor and the high-frequency sensor, in the declared SPLD, the self-test signal is fed to the protected line and is detected by the current sensor, which makes it possible to check the operation of almost all signal flow and decision-making circuits in the device, as well as to carry out initial and periodic automatic adjustment of the sparking current threshold to the real parameters of the protected circuit in the given installation of the device.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается также в частных вариантах исполнения УЗДП согласно данной полезной модели.The task is being solved, and the claimed technical result is also achieved in private versions of the UZDP according to this utility model.

Так, в предпочтительном варианте исполнения УЗДП блок самотестирования содержит управляемый ключ и высокоточный резистор. При этом микроконтроллер может быть выполнен с возможностью генерирования управляющего импульса с амплитудой, достаточной для перевода управляемого ключа в полностью открытое состояние.So, in the preferred embodiment of the SPLD, the self-testing unit contains a controllable key and a high-precision resistor. In this case, the microcontroller can be configured to generate a control pulse with an amplitude sufficient to transfer the controlled key to the fully open state.

Кроме того, блок считывания напряжения может быть выполнен с возможностью считывания низкочастотного напряжения и среднечастотного напряжения.In addition, the voltage sensing unit can be configured to read the low frequency voltage and the mid frequency voltage.

Далее полезная модель более подробно поясняется со ссылками на фигуры, где:Further, the useful model is explained in more detail with links to figures, where:

на фиг. 1 приведена схема внутренней функции самотестирования ближайшего аналога согласно технологическому руководству на УЗДП семейства SIEMENS 5SM6;in fig. 1 shows a diagram of the internal self-testing function of the closest analogue according to the technological manual for the SPDD of the SIEMENS 5SM6 family;

на фиг. 2 приведена упрощенная блок-схема варианта исполнения заявленного УЗДП;in fig. 2 shows a simplified block diagram of an embodiment of the declared UZDP;

на фиг. 3 приведена схема варианта исполнения блока самотестирования для использования в заявленном УЗДП;in fig. 3 shows a diagram of a variant of the self-testing unit for use in the declared AFDD;

на фиг. 4 приведен пример формы измеренных сигналов тока от сигнала самотестирования.in fig. 4 shows an example of the waveform of the measured current signals from the self-test signal.

В целом, не считая наличия блока самотестирования и реализации соответствующей функции самотестирования, заявленное УЗДП может быть реализовано на базе (или аналогично) УЗИс, описанного в патенте РФ RU2660285. По этой причине далее будет приведено краткое описание аналогичных компонентов заявленного УЗДП и указанного известного УЗИс и их функционирования, а более подробные данные можно найти в указанном патенте.In general, apart from the presence of a self-test unit and the implementation of the corresponding self-test function, the declared ultrasonic detector can be implemented on the basis (or similarly) of the ultrasound device described in the RF patent RU2660285. For this reason, a brief description of similar components of the claimed AFDD and the specified known AFDD and their functioning will be given below, and more detailed data can be found in the said patent.

Заявленное УЗДП 1 содержит блок 2 считывания напряжения, датчик 3 тока, блок 4 выделения высокочастотных сигналов тока, блок 5 выделения среднечастотных сигналов тока, микроконтроллер 6, блок 7 питания, орган 8 отключения и блок 11 самотестирования (фиг. 2).The claimed UZDP 1 contains a voltage readout unit 2, a current sensor 3, a unit 4 for extracting high-frequency current signals, a unit 5 for extracting medium-frequency current signals, a microcontroller 6, a power supply unit 7, a shutdown organ 8 and a self-test unit 11 (Fig. 2).

УЗДП 1 включается в линию между вводным щитом 9 или другим источником питания, или сетью, и электроустановками 10 защищаемой цепи.UZDP 1 is included in the line between the lead-in board 9 or another power source, or network, and electrical installations 10 of the protected circuit.

Блок 2 считывания напряжения может включать в себя датчик низкочастотного напряжения и датчик среднечастотного напряжения. Датчик низкочастотного напряжения совместно с микроконтроллером 6 используется для регистрации и последующего анализа текущего значения сетевого напряжения с достаточно большой частотой выборки, в частности, 10–40 кГц. Датчик среднечастотного напряжения совместно с микроконтроллером 6 используется для регистрации и последующего анализа импульсов напряжения в среднечастотной области примерно от 1 до 50 кГц. Блок 2 считывания напряжения может иметь любое известное исполнение и в простейшем случае представляет собой делитель напряжения для измерения в низкочастотной области и дифференцирующую цепь для измерения в среднечастотной области. Специалисту будет понятно, что блок 2 считывания напряжения может иметь и другую подходящую конструкцию, определяемую, в том числе, алгоритмом установления события искрения в защищаемой цепи.The voltage sensing unit 2 may include a low frequency voltage sensor and a mid frequency voltage sensor. The low-frequency voltage sensor together with the microcontroller 6 is used for recording and subsequent analysis of the current value of the mains voltage with a sufficiently high sampling frequency, in particular, 10–40 kHz. The mid-frequency voltage sensor together with the microcontroller 6 is used for recording and subsequent analysis of voltage pulses in the mid-frequency region from about 1 to 50 kHz. The voltage sensing unit 2 can have any known design, and in the simplest case is a voltage divider for measuring in the low-frequency region and a differentiating circuit for measuring in the mid-frequency region. The specialist will understand that the voltage sensing unit 2 can have another suitable design, which is determined, inter alia, by the algorithm for establishing the spark event in the protected circuit.

Датчик 3 тока предназначен для получения сигналов тока, из которых далее, посредством блока 4 выделения высокочастотных сигналов тока, блока 5 выделения среднечастотных сигналов тока и микроконтроллера 6, выделяются и анализируются соответственно среднечастотные сигналы тока (измерение тока в области примерно от 0,1 до 20 кГц) и высокочастотные сигналы тока (измерение тока в области примерно от 1 до 10 МГц). Датчик 3 тока может иметь любое известное исполнение и в простейшем случае представляет собой трансформатор тока. Специалисту будет понятно, что датчик 3 тока может иметь и другую подходящую конструкцию, определяемую, в том числе, алгоритмом установления события искрения в защищаемой цепи.The current sensor 3 is designed to receive current signals, from which further, by means of block 4 for extracting high-frequency current signals, block 5 for extracting mid-frequency current signals and microcontroller 6, mid-frequency current signals are separated and analyzed, respectively (current measurement in the region from about 0.1 to 20 kHz) and high frequency current signals (current measurement in the region of about 1 to 10 MHz). The current sensor 3 can have any known design and in the simplest case is a current transformer. The specialist will understand that the current sensor 3 can have another suitable design, which is determined, inter alia, by the algorithm for establishing an arcing event in the protected circuit.

Микроконтроллер 6 предназначен для обработки сигналов, поступающих от блока 2 считывания напряжения, блока 4 выделения высокочастотных сигналов тока и блока 5 выделения среднечастотных сигналов тока, определения события возникновения искрения в защищаемой линии и выработки управляющего сигнала для органа 8 отключения. Кроме того, микроконтроллер 6 формирует управляющий импульс для активации блока 11 самотестирования, о чем будет подробно сказано ниже.The microcontroller 6 is designed to process signals coming from the voltage reading unit 2, the unit 4 for extracting high-frequency current signals and the unit 5 for extracting medium-frequency current signals, determining the event of arcing in the protected line and generating a control signal for the shutdown organ 8. In addition, the microcontroller 6 generates a control pulse to activate the self-test unit 11, which will be described in detail below.

Блок 7 питания обеспечивает питание микроконтроллера 6 и, если необходимо, органа 8 отключения.The power supply unit 7 provides power to the microcontroller 6 and, if necessary, the shutdown organ 8.

Орган 8 отключения при поступлении управляющего сигнала от микроконтроллера 6 разрывает цепь питания электроустановок 10, т.е. отключает защищаемую цепь от сети. Разрыв цепи в зависимости от конструктивного исполнения устройства может производиться не только в пути L тока фазы (как для примера показано на фиг. 2), но и в пути N тока нейтрали.The shutdown organ 8, when a control signal is received from the microcontroller 6, breaks the power supply circuit of the electrical installations 10, i.e. disconnects the protected circuit from the network. Opening the circuit, depending on the design of the device, can be made not only in the path L of the phase current (as shown for an example in Fig. 2), but also in the path N of the neutral current.

Работа УЗДП 1 в обычном режиме защиты цепи, не включающем режим самотестирования, в целом соответствует работе УЗИс, известного из патента РФ RU2660285. Поэтому далее приведено краткое описание работы УЗДП 1 в обычном режиме.The operation of the ultrasonic device 1 in the normal circuit protection mode, which does not include the self-test mode, generally corresponds to the operation of the ultrasonic device known from the RF patent RU2660285. Therefore, the following is a brief description of the operation of the AFDD 1 in normal mode.

Микроконтроллер 6 анализирует сигналы, поступающие от блока 2 считывания напряжения, и сигналы, поступающие от датчика 3 тока через блок 4 выделения высокочастотных сигналов тока и блок 5 выделения среднечастотных сигналов. Принятие решения о наличии в защищаемой цепи искрения производится в два этапа.The microcontroller 6 analyzes the signals coming from the voltage readout unit 2 and the signals coming from the current sensor 3 through the unit 4 for extracting high-frequency current signals and unit 5 for extracting medium-frequency signals. The decision on the presence of sparking in the protected circuit is made in two stages.

На первом этапе микроконтроллер 6 определяет наличие и производит оценку параметров единичного искрового разряда (ЕИР) в текущем полупериоде сетевого напряжения путем анализа и сопоставления сигнала от датчика низкочастотного напряжения для определения текущего напряжения сети, сигнала от датчика 2 тока в высокочастотной области, сигнала от датчика 2 тока в среднечастотной области и сигнала от датчика среднечастотного напряжения. После получения и анализа указанных сигналов микроконтроллер 6 определяет, есть ли ЕИР, и в случае положительного ответа далее, на втором этапе работы, последовательность подтвержденных ЕИР анализируется с целью определения искрения. При подтверждении искрения микроконтроллер 6 вырабатывает сигнал для органа 8 отключения на отключение защищаемой цепи от сети.At the first stage, the microcontroller 6 determines the presence and evaluates the parameters of a single spark discharge (EIR) in the current half-cycle of the mains voltage by analyzing and comparing the signal from the low-frequency voltage sensor to determine the current network voltage, the signal from the current sensor 2 in the high-frequency region, the signal from the sensor 2 current in the mid-frequency region and the signal from the mid-frequency voltage sensor. After receiving and analyzing these signals, the microcontroller 6 determines whether there is an EIR, and in the case of a positive answer, then, at the second stage of operation, the sequence of the confirmed EIR is analyzed to determine the sparking. When the sparking is confirmed, the microcontroller 6 generates a signal for the shutdown organ 8 to disconnect the protected circuit from the network.

По сигналу от датчика низкочастотного напряжения определяется фаза перехода сетевого напряжения через ноль. Затем определяются временные промежутки, в которых будут производиться последующие измерения. Эти временные промежутки соответствуют участку роста модуля сетевого напряжения, поскольку на участках спада модуля сетевого напряжения повторяющийся пробой крайне маловероятен.The signal from the low-frequency voltage sensor determines the phase of the mains voltage zero crossing. Then the time intervals are determined in which subsequent measurements will be made. These time intervals correspond to the growth section of the mains voltage module, since in the regions of the mains voltage module decay, repeated breakdown is extremely unlikely.

После подтверждения ЕИР в защищаемой цепи в данном полупериоде УЗДП 1 переходит ко второму этапу анализа. На втором этапе осуществляется переход от идентификации ЕИР к идентификации собственно искрения. Этот этап может быть реализован различными способами, например, известными из патента РФ RU2660285 и упомянутых в нем других источников информации.After confirming the EIR in the protected circuit in this half-period, the SPLD 1 proceeds to the second stage of the analysis. At the second stage, the transition from the identification of the EIR to the identification of the actual sparking is carried out. This stage can be implemented in various ways, for example, known from the RF patent RU2660285 and other sources of information mentioned therein.

В итоге, при подтверждении события искрения микроконтроллер 6 вырабатывает управляющий сигнал для органа 8 отключения, и орган 8 отключения производит отключение защищаемой цепи электроустановок 10 от сети.As a result, when the sparking event is confirmed, the microcontroller 6 generates a control signal for the shutdown organ 8, and the shutdown organ 8 disconnects the protected circuit of electrical installations 10 from the network.

Как было сказано выше, УЗДП 1 согласно настоящей полезной модели содержит блок 11 самотестирования, включенный со стороны защищаемой цепи, т.е. на выходе УЗДП 1, и выполненный с возможностью подачи сигнала самотестирования непосредственно в защищаемую цепь. Сигнал самотестирования детектируется датчиком 3 тока, как и любое событие, происходящее в защищаемой цепи, и далее обрабатывается микроконтроллером 6. Это позволяет проверить работу практически всех цепей прохождения сигналов и принятия решений в УЗДП 1.As mentioned above, the SPLD 1 according to the present utility model contains a self-test unit 11 included from the side of the protected circuit, i.e. at the output of the UZDP 1, and configured to supply a self-test signal directly to the protected circuit. The self-test signal is detected by the current sensor 3, like any event occurring in the protected circuit, and then processed by the microcontroller 6. This allows you to check the operation of almost all signal flow and decision-making circuits in the AFDP 1.

Пример реализации блока 11 самотестирования приведен на фиг. 3 в виде принципиальной схемы.An example of the implementation of the self-testing unit 11 is shown in FIG. 3 in the form of a schematic diagram.

В выбранном для самотестирования полупериоде сетевого напряжения при достижении этим напряжением определенного значения U0 (например, 200 В), измеряемого датчиком низкочастотного напряжения, на вход (отмечено как «Вход» на фиг. 3) ключевого элемента Q, например, на базе полевого транзистора IPN95R1K2P7, подается импульс с выхода микроконтроллера 6 длительностью около 100 мкс и амплитудой, достаточной для перевода ключевого элемента Q в полностью открытое состояние. Нагрузкой ключевого элемента Q является резистор R, размещенный между стоком транзистора и, через разъем Р, выходной фазной линией УЗДП 1 в точке после датчика 3 тока. В результате на выходе УЗДП 1 происходит скачок тока между фазовым и нейтральным проводом с амплитудой I = U0 / R, аналогичный скачку тока в защищаемой цепи. Формы сигналов тока от сигнала самотестирования на выходах блока 5 выделения среднечастотных сигналов тока (верхняя кривая 1) и блока 4 выделения высокочастотных сигналов тока (нижняя кривая 2) показаны на фиг. 4, где по горизонтальной оси отложено время, по вертикальной – величина тока.In the selected for self-testing half-period of the mains voltage when this voltage reaches a certain value U0 (for example, 200 V), measured by the low-frequency voltage sensor, to the input (marked as "Input" in Fig. 3) of the key element Q, for example, based on the field-effect transistor IPN95R1K2P7 , a pulse is supplied from the output of the microcontroller 6 with a duration of about 100 μs and an amplitude sufficient to transfer the key element Q to a fully open state. The load of the key element Q is a resistor R, placed between the drain of the transistor and, through connector P, the output phase line of the SPLD 1 at a point after the current sensor 3. As a result, a current jump occurs between the phase and neutral wires with an amplitude I = U0 / R at the output of the SPD 1, similar to the current jump in the protected circuit. The waveforms of the current signals from the self-test signal at the outputs of the block 5 for separating medium-frequency current signals (upper curve 1) and block 4 for separating high-frequency current signals (lower curve 2) are shown in FIG. 4, where time is plotted along the horizontal axis, and the current value is plotted along the vertical axis.

Поскольку импульсы тока при самотестировании генерируются на выходе УЗДП 1 посредством управляемого ключа Q и высокоточного резистора R при известном текущем напряжении U0 сети, амплитуда данных импульсов задается с достаточно высокой точностью. Это позволяет использовать отклик датчиков УЗДП 1 при самотестировании для его автоматической подстройки по порогу тока искрения под реальные параметры защищаемой цепи в данной инсталляции УЗДП 1.Since current pulses during self-testing are generated at the output of the SPLD 1 by means of a controlled key Q and a high-precision resistor R at a known current voltage U0 of the network, the amplitude of these pulses is set with a sufficiently high accuracy. This makes it possible to use the response of the SPD 1 sensors during self-testing for its automatic adjustment according to the spark current threshold to the real parameters of the protected circuit in the given SPD 1 installation.

Таким образом, настоящая полезная модель обеспечивает новые функциональные возможности УЗДП, такие как подача реальных, а не моделируемых, тестирующих импульсов непосредственно в защищаемую цепь, что обеспечивает проверку датчиков устройства и практически всех цепей прохождения сигналов и принятия решений о наличии события искрения (пробоя) в защищаемой цепи без прерывания работы УЗДП.Thus, the present utility model provides new functionalities of the SPLD, such as the supply of real, rather than simulated, test pulses directly to the protected circuit, which provides verification of the device sensors and practically all signal paths and making decisions about the presence of a sparking (breakdown) event in of the protected circuit without interrupting the operation of the SPLD.

Claims (10)

1. Устройство (1) защиты при дуговом пробое, содержащее:1. Arcing protection device (1), comprising: блок (2) считывания напряжения, датчик (3) тока, блок (4) выделения высокочастотных сигналов тока, блок (5) выделения среднечастотных сигналов тока, микроконтроллер (6), блок (7) питания, орган (8) отключения и блок (11) самотестирования,voltage reading unit (2), current sensor (3), unit (4) for separating high-frequency current signals, unit (5) for separating medium-frequency current signals, microcontroller (6), power supply unit (7), shutdown organ (8) and unit ( 11) self-test, при этом блок (2) считывания напряжения соединен с микроконтроллером (6) для регистрации и последующего анализа текущего значения сетевого напряжения,while the voltage reading unit (2) is connected to the microcontroller (6) for recording and subsequent analysis of the current value of the mains voltage, датчик (3) тока соединен с блоком (4) выделения высокочастотных сигналов тока и блоком (5) выделения среднечастотных сигналов тока, которые соединены с микроконтроллером (6) для регистрации и анализа, соответственно, высокочастотных и среднечастотных сигналов тока, a current sensor (3) is connected to a block (4) for extracting high-frequency current signals and a block (5) for extracting medium-frequency current signals, which are connected to a microcontroller (6) for recording and analyzing, respectively, high-frequency and medium-frequency current signals, микроконтроллер (6)соединен с органом (8) отключения для отключения защищаемой цепи от сети, и the microcontroller (6) is connected to the disconnecting organ (8) to disconnect the protected circuit from the network, and микроконтроллер (6)соединен с блоком (11) самотестирования для подачи сигнала самотестирования,the microcontroller (6) is connected to the self-test unit (11) to provide a self-test signal, отличающееся тем, что блок (11) самотестирования включен со стороны защищаемой цепи с возможностью подачи сигнала самотестирования в защищаемую цепь для его регистрации датчиком (3) тока.characterized in that the self-test unit (11) is included from the side of the protected circuit with the possibility of supplying a self-test signal to the protected circuit for its registration by the current sensor (3). 2. Устройство (1) по п. 1, в котором блок (11) самотестирования содержит управляемый ключ (Q) и высокоточный резистор (R).2. The device (1) according to claim 1, wherein the self-test unit (11) comprises a controllable switch (Q) and a high-precision resistor (R). 3. Устройство (1) по п. 2, в котором микроконтроллер (6) выполнен с возможностью генерирования управляющего импульса с амплитудой, достаточной для перевода управляемого ключа (Q) в полностью открытое состояние.3. Device (1) according to claim 2, in which the microcontroller (6) is configured to generate a control pulse with an amplitude sufficient to transfer the controlled key (Q) to a fully open state. 4. Устройство (1) по п. 1, в котором блок (2) считывания напряжения выполнен с возможностью считывания низкочастотного напряжения и среднечастотного напряжения.4. The device (1) according to claim 1, wherein the voltage sensing unit (2) is configured to read the low frequency voltage and the mid frequency voltage.
RU2020113685U 2020-04-17 2020-04-17 ARC BREAKDOWN PROTECTION DEVICE RU199233U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113685U RU199233U1 (en) 2020-04-17 2020-04-17 ARC BREAKDOWN PROTECTION DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113685U RU199233U1 (en) 2020-04-17 2020-04-17 ARC BREAKDOWN PROTECTION DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU199233U1 true RU199233U1 (en) 2020-08-24

Family

ID=72238111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020113685U RU199233U1 (en) 2020-04-17 2020-04-17 ARC BREAKDOWN PROTECTION DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU199233U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU226916U1 (en) * 2024-03-15 2024-06-28 Общество с ограниченной ответственностью "Ассоциация РЭМ" Three-phase arc flash protection device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1096376A1 (en) * 1981-10-28 1984-06-07 Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин "Автоматгормаш" Method of ensuring spark-proof operation of a.c. power supply circuits
RU2528137C2 (en) * 2012-08-17 2014-09-10 Общество с ограниченной отетственностью "ЭКОЛАЙТ" Method for automated warning of fire caused by arcing in power grids or electrical installations and apparatus therefor
US20160187409A1 (en) * 2014-12-29 2016-06-30 Eaton Corporation Arc fault detection system and method and circuit interrupter employing same
RU2654046C2 (en) * 2013-09-30 2018-05-16 ШНЕЙДЕР ЭЛЕКТРИК ЮЭсЭй, ИНК. Distributed arc fault protection between outlet and circuit breaker
RU2660285C1 (en) * 2017-10-05 2018-07-05 Александр Сергеевич Мкртумов Device for protection against sparkage and the method of its work

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1096376A1 (en) * 1981-10-28 1984-06-07 Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин "Автоматгормаш" Method of ensuring spark-proof operation of a.c. power supply circuits
RU2528137C2 (en) * 2012-08-17 2014-09-10 Общество с ограниченной отетственностью "ЭКОЛАЙТ" Method for automated warning of fire caused by arcing in power grids or electrical installations and apparatus therefor
RU2654046C2 (en) * 2013-09-30 2018-05-16 ШНЕЙДЕР ЭЛЕКТРИК ЮЭсЭй, ИНК. Distributed arc fault protection between outlet and circuit breaker
US20160187409A1 (en) * 2014-12-29 2016-06-30 Eaton Corporation Arc fault detection system and method and circuit interrupter employing same
RU2660285C1 (en) * 2017-10-05 2018-07-05 Александр Сергеевич Мкртумов Device for protection against sparkage and the method of its work

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU226916U1 (en) * 2024-03-15 2024-06-28 Общество с ограниченной ответственностью "Ассоциация РЭМ" Three-phase arc flash protection device
RU227174U1 (en) * 2024-03-15 2024-07-09 Общество с ограниченной ответственностью "Ассоциация РЭМ" Arc flash protection light-signal device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7872464B2 (en) Hand held arc fault testing system
AU748096B2 (en) Plug-in multifunction tester for AC electrical distribution
KR100299015B1 (en) Ground fault and sputtering arc trip device of self-test circuit breaker
US7141960B2 (en) Method and device system for testing electrical components
US8654487B2 (en) Methods, systems, and apparatus and for detecting parallel electrical arc faults
US6466029B2 (en) Power line testing device with signal generator and signal detector
US11061078B2 (en) Differential protection test method, differential protection device and electrical unit including such a device
CN103548226A (en) Method and system for detecting an arc fault in a power circuit
CN109116131B (en) Test device, method for testing protection unit and protection unit
RU199233U1 (en) ARC BREAKDOWN PROTECTION DEVICE
WO2012116757A1 (en) Method for adaptation of ground fault detection
US11942896B2 (en) Protection device for a direct current electrical plant
US6765390B2 (en) Diagnostic wiring verification tester
WO2018004442A1 (en) System for analyzing high voltage circuit breakers
WO2021211019A1 (en) Arc-fault protection device
KR101816896B1 (en) Automatic Diagnosis System and Method for Electric Distribution Network
CN114002551B (en) CVT fault determining method and device based on secondary voltage characteristics
CN101345408A (en) Method for assigning a residual current to one of the three phase currents of a three-phase system and residual current protection switch
KR101019462B1 (en) Method for determining by detecting inpulse originated from arc
JP5360754B2 (en) Three-phase power connection state determination method and three-phase power connection state determination device
CN111474422A (en) Ground fault protection system
Chiu et al. Analysis and Protection of 11kV Downed Conductor Faults
US6437952B1 (en) Earth protection device sensitive to arc currents, trip device and circuit breaker comprising such a device
RU2150167C1 (en) Method for detecting ground fault in insulated- neutral three-phase supply mains
US20220011365A1 (en) Method and arrangement for performing a shutdown test on an inverter

Legal Events

Date Code Title Description
PC91 Official registration of the transfer of exclusive right (utility model)

Effective date: 20210728