RU202733U1 - THERMAL PROTECTION RELAY - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и представляет собой тепловизионное реле защиты (далее - РТМ), предназначенное для обнаружения перегрева технического оборудования, в частности контактных соединений электрооборудования распределительных устройств 0,4-35 кВ, а также других подверженных нагреву элементов в различных областях их применения. Тепловизионное реле защиты включает корпус, в котором установлен программируемый логический элемент, на внешней поверхности корпуса расположены тепловизионная матрица, индикатор, подключенные к логическому элементу, а также на внешней поверхности корпуса установлены первая разъемная клеммная колодка, обеспечивающая подключение внешних цепей 220 В сечением до 2,5 мм2, и вторая разъемная клеммная колодка, обеспечивающая подключение цепей порта RS-485 и датчика температуры окружающей среды сечением до 2,5 мм2, подключенные к логическому элементу. Технический результат полезной модели заключается в непрерывном мониторинге электрооборудования на наличие перегрева на прямоугольном участке плоскости и автоматическом выявлении недопустимого перегрева контактных соединений с возможностью селективно отличать перегрев контактных соединений от общего повышения температуры в наблюдаемой зоне. 5ил.The utility model relates to the field of electrical engineering and is a thermal imaging protection relay (hereinafter - RTM) designed to detect overheating of technical equipment, in particular contact connections of electrical equipment of 0.4-35 kV switchgears, as well as other elements subject to heating in various fields of their application ... The thermal imaging protection relay includes a case in which a programmable logic element is installed, a thermal imaging matrix is located on the outer surface of the case, an indicator connected to the logic element, and the first detachable terminal block is installed on the outer surface of the case, which provides connection of external 220 V circuits with a cross section of up to 2, 5 mm2, and the second pluggable terminal block, providing connection of the RS-485 port circuits and the ambient temperature sensor with a cross-section of up to 2.5 mm2, connected to the logic element. The technical result of the utility model consists in continuous monitoring of electrical equipment for the presence of overheating in a rectangular section of the plane and automatic detection of unacceptable overheating of contact connections with the ability to selectively distinguish overheating of contact connections from a general increase in temperature in the observed area. 5il.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и представляет собой тепловизионное реле защиты (далее условное обозначение РТМ), предназначенное для обнаружения перегрева технического оборудования, в частности контактных соединений электрооборудования распределительных устройств 0,4-35 кВ, а также других подверженных нагреву элементов в различных областях их применения.The utility model relates to the field of electrical engineering and is a thermal imaging protection relay (hereinafter referred to as RTM), designed to detect overheating of technical equipment, in particular, contact connections of electrical equipment of 0.4-35 kV switchgears, as well as other elements subject to heating in their various areas. application.

Из уровня техники известны следующие решения.The following solutions are known from the prior art.

Известны системы с температурным контролем электротехнического оборудования, включающие датчики температуры, соединенные c реле, регулирующими работу устройств (патент RU 2591057, опубликованный 10.078.2016, патент RU 2518057, опубликованный 10.06.2014, патент RU 103038, опубликованный 20.03.2010).Known systems with temperature control of electrical equipment, including temperature sensors connected to relays that regulate the operation of devices (patent RU 2591057, published 10.078.2016, patent RU 2518057, published 10.06.2014, patent RU 103038, published 20.03.2010).

Недостаток известных решений заключается в использовании точечных датчиков температуры для температурного контроля электротехнического оборудования, что не позволяет обеспечить непрерывный в пространстве контроль температуры.The disadvantage of the known solutions is the use of point temperature sensors for temperature control of electrical equipment, which does not allow for continuous temperature control in space.

Наиболее близким аналогом патентуемого устройства является устройство для контроля состояния электронных плат (патент RU 2033599, опубликованный 20.04.1995), включающий термографический блок в виде тепловизионной матрицы электрически сканируемых ИК-датчиков.The closest analogue of the device being patented is a device for monitoring the state of electronic boards (patent RU 2033599, published on April 20, 1995), which includes a thermographic unit in the form of a thermal imaging matrix of electrically scanned IR sensors.

Недостаток известного решения состоит в отсутствии учета температуры окружающей среды при тепловизионном контроле электротехнического оборудования, что может приводить к неточностям при анализе данных от чувствительного элемента.The disadvantage of the known solution is the lack of taking into account the ambient temperature during thermal imaging control of electrical equipment, which can lead to inaccuracies in the analysis of data from the sensitive element.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым устройством, заключается в необходимости температурного контроля электрооборудования на большем пространстве, чем позволяют контролировать устройства, содержащие точечные температурные датчики.The technical problem solved by the proposed device is the need for temperature control of electrical equipment in a larger space than devices containing point temperature sensors can control.

Поставленная задача решается реализацией чувствительного элемента в виде тепловизионной матрицы, осуществляющей измерение показаний с прямоугольного участка плоскости с одновременным контролем температуры окружающей среды.The problem is solved by implementing a sensitive element in the form of a thermal imaging matrix that measures readings from a rectangular section of the plane with simultaneous control of the ambient temperature.

Технический результат полезной модели заключается в непрерывном мониторинге электрооборудования на наличие перегрева на прямоугольном участке плоскости и автоматическом выявлении недопустимого перегрева контактных соединений с возможностью селективно отличать перегрев контактных соединений от общего повышения температуры в наблюдаемой зоне.The technical result of the utility model consists in continuous monitoring of electrical equipment for the presence of overheating in a rectangular section of the plane and automatic detection of unacceptable overheating of contact connections with the ability to selectively distinguish overheating of contact connections from a general increase in temperature in the observed area.

Заявленный технический результат достигается за счет конструкции устройства тепловизионного мониторинга, представляющего собой моноблок в пластиковом корпусе, в котором установлен программируемый логический элемент, на внешней поверхности моноблока расположены тепловизионная матрица и индикатор, подключенные к логическому элементу, а также на внешней поверхности моноблока установлены первая разъемная клеммная колодка, обеспечивающая подключение внешних цепей 220 В сечением до 2,5 мм², и вторая разъемная клеммная колодка, обеспечивающая подключение цепей порта RS-485 и датчика температуры окружающей среды сечением до 2,5 мм², подключенные к логическому элементу.The claimed technical result is achieved due to the design of the thermal imaging monitoring device, which is a monoblock in a plastic case, in which a programmable logic element is installed, a thermal imaging matrix and an indicator connected to the logic element are located on the outer surface of the monoblock, and the first detachable terminal block is installed on the outer surface of the monoblock. a block providing connection of external 220 V circuits with a cross section of up to 2.5 mm ² , and a second detachable terminal block providing connection of the circuits of the RS-485 port and an ambient temperature sensor with a cross section of up to 2.5 mm ² connected to a logic element.

В частном случае на задней панели выполнены отверстия для крепления монтажных зажимов.In a particular case, the rear panel has holes for fastening the mounting clips.

В частном случае индикатор представляет собой светодиод.In a particular case, the indicator is an LED.

Чувствительным элементом предлагаемого устройства является тепловизионная матрица, позволяющая осуществлять непрерывный контроль температуры прямоугольного участка плоскости и автоматически выявлять недопустимый перегрев контактных соединений. Такой принцип работы позволяет контролировать большее пространство, чем точечные устройства контроля температуры. Встроенный датчик температуры окружающей среды позволяет селективно отличать перегрев контактных соединений от общего повышения температуры в наблюдаемой зоне. Два дискретных выхода с дублированными контактами позволяют интегрировать устройство в цепи местной и центральной сигнализации и цепи управления устройствами охлаждения.The sensitive element of the proposed device is a thermal imaging matrix that allows continuous monitoring of the temperature of a rectangular section of the plane and automatically detects inadmissible overheating of contact connections. This principle of operation allows more space to be controlled than point temperature control devices. The built-in ambient temperature sensor makes it possible to selectively distinguish overheating of the contact connections from the general temperature rise in the observed area. Two discrete outputs with duplicated contacts allow the device to be integrated into local and central signaling circuits and control circuits for cooling devices.

Патентуемое устройство позволяет провести незамедлительный анализ причин срабатывании сигнализации. Удаленный доступ к данным устройства через приложения для ПК и смартфона по беспроводному Bluetooth-каналу позволяет наблюдать температурный режим контролируемого объекта, не открывая шкаф. Данные визуализируются в виде тепловой карты как для текущего момента времени, так и для предыдущих срабатываний устройства.The patented device allows an immediate analysis of the causes of the alarm. Remote access to the device data via PC and smartphone applications via wireless Bluetooth allows you to observe the temperature regime of the controlled object without opening the cabinet. The data is visualized in the form of a heat map both for the current moment in time and for the previous events of the device.

Наличие в устройстве интерфейса RS-485 позволяет интегрировать устройство в АСУ по широко распространенному протоколу Modbus-RTU.The presence of the RS-485 interface in the device allows the device to be integrated into the ACS using the widespread Modbus-RTU protocol.

Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.The solution is further explained by referring to the figures, which show the following.

Фиг. 1 - лицевая панель устройства.FIG. 1 - front panel of the device.

Фиг. 2 - боковая панель устройства.FIG. 2 - side panel of the device.

Фиг. 3 - задняя панель устройства.FIG. 3 - rear panel of the device.

Фиг. 4 - нижняя панель устройства.FIG. 4 - the bottom panel of the device.

Фиг. 5 - схема подключения внешних цепей ко клеммным колодкамFIG. 5 - connection diagram of external circuits to terminal blocks

Устройство РТМ выполнено в виде моноблока в пластиковом корпусе, ширина которого составляет 75-85 мм, высота - 75-85 мм и глубина 45-55 мм.The RTM device is made in the form of a monoblock in a plastic case, the width of which is 75-85 mm, the height is 75-85 mm and the depth is 45-55 mm.

На лицевой панели устройства расположены тепловизионная матрица (далее - ТМ) 1, индикатор 2, например, светодиод СТАТУСOn the front panel of the device there is a thermal imaging matrix (hereinafter - TM) 1, indicator 2, for example, LED STATUS

На задней панели устройства расположены отверстия для крепления зажимов 3 из монтажного комплекта. Посредством указанных зажимов 3 осуществляется крепление прибора вертикально или горизонтально на рейку DIN-рейку Ω-типа (омега-типа) ТН35-7.5 по ГОСТ Р МЭК 60715- 2003 (или top hat rail EN 50022 - 35×7.5).On the rear panel of the device there are holes for attaching clips 3 from the mounting kit. By means of the specified clamps 3, the device is mounted vertically or horizontally on the Ω-type (omega-type) DIN rail TN35-7.5 in accordance with GOST R IEC 60715-2003 (or top hat rail EN 50022 - 35 × 7.5).

На боковой (например, на левой) панели устройства расположена гравировка 4 с назначением пинов разъемных первой 5 и второй 6 клеммных колодок.On the side (for example, on the left) panel of the device there is an engraving 4 with the assignment of the pins of the detachable first 5 and second 6 terminal blocks.

На нижней панели устройства расположены: гравировка нахождения разъемных первой и второй клеммных колодок; первая разъемная клеммная колодка 5, обеспечивающая подключение внешних цепей 220 В сечением до 2,5 мм2 в соответствии с фиг. 5, а также вторая разъемная клеммная колодка 6, обеспечивающая подключение цепей порта RS-485 сечением до 2,5 мм2 и температурного датчика 8 в соответствии с фиг. 5.The bottom panel of the device contains: engraving of the location of the first and second detachable terminal blocks; the first detachable terminal block 5, providing connection of external 220 V circuits with a cross-section of up to 2.5 mm2 in accordance with Fig. 5, as well as the second detachable terminal block 6, which provides connection of the RS-485 port circuits with a cross section of up to 2.5 mm2 and a temperature sensor 8 in accordance with Fig. five.

Работает устройство следующим образом.The device works as follows.

Устройство использует тепловизионную матрицу (далее - ТМ) для наблюдения температуры контактных соединений электрооборудования распределительных устройств 0,4-35 кВ, а также других подверженных нагреву элементов в различных областях их применения в контролируемой зоне. Размеры зоны зависят от расстояния до плоскости контролируемых объектов.The device uses a thermal imaging matrix (hereinafter - TM) to observe the temperature of the contact connections of electrical equipment of 0.4-35 kV switchgears, as well as other elements subject to heating in various fields of their application in the controlled area. The size of the zone depends on the distance to the plane of the controlled objects.

На каждом программном цикле программируемый логический элемент устройства:On each program cycle, the programmable logic element of the device:

- считывает данные ТМ о распределении температуры в контролируемой области и данные датчика о температуре окружающей среды;- reads TM data on temperature distribution in the controlled area and sensor data on ambient temperature;

- выполняет самодиагностику ТМ и датчика измерения температуры;- performs self-diagnostics of TM and temperature measurement sensor;

- выполняет диагностику перегрева в контролируемой области;- performs diagnostics of overheating in the monitored area;

- выполняет команды от дискретного входа;- executes commands from a discrete input;

- обеспечивает управление выходными реле и светодиодной индикацией при выявлении перегрева контролируемого оборудования или неисправности устройства;- provides control of output relays and LED indication when overheating of the monitored equipment or device malfunction is detected;

- производит обмен информацией с АСУ по интерфейсу RS-485.- exchanges information with the ACS via the RS-485 interface.

Устройство выполняет анализ температуры каждого пикселя ТМ. Алгоритм диагностики перегрева срабатывает с задержкой «Задержка на срабатывание» при одновременном выполнении следующих условий:The device analyzes the temperature of each TM pixel. The overheating diagnostics algorithm is triggered with a "Response delay" delay if the following conditions are met simultaneously:

- температура пикселя превышает пороговое значение;- the pixel temperature exceeds the threshold value;

- перегрев пикселя, относительно температуры окружающей среды превышает значение уставки «Уставка перегрева».- overheating of the pixel, relative to the ambient temperature, exceeds the value of the "Overheat setpoint" setting.

При выявлении перегрева n-ого пикселя формируется выходной логический сигнал «Перегрев - пиксель n», в свою очередь формирующий триггерный выходной логический сигнал «Сигнализация перегрева», участвующий в управлении дискретными выходами.When the overheating of the n-th pixel is detected, the output logic signal "Overheating - pixel n" is generated, which in turn forms the trigger output logic signal "Overheating alarm", which participates in the control of discrete outputs.

Пользователь самостоятельно выполняет настройку уставок, примеры которых приведены в Таблице 1.The user independently configures the settings, examples of which are given in Table 1.

Таблица 1. Параметры уставок срабатывания реле тепловизионного мониторинга.Table 1. Parameters of the settings for the operation of the thermal imaging monitoring relay.

УставкаSetpoint РазмерностьDimension НазначениеAppointment Значения «По умолчаниюDefault values Мин.Min. Макс.Max. ШагStep Уставка перегреваSuperheat setpoint %% максимальный перегревmaximum superheat 130130 120120 150150 1one Задержка на срабатываниеDelay for triggering минmin задержка срабатывания сигнализации перегреваoverheating alarm delay 5five 1one 30thirty 1one Расстояние до объектаObject distance смcm расстояние до плоскости контролируемого объектаdistance to the plane of the controlled object 2020 10ten 30thirty 1one

В устройстве предусмотрен журнал сигнализации перегрева, включающий до 200 записей (с удалением старых событий при превышении емкости журнала). Хранение журнала событий обеспечено в энергонезависимой памяти в течение всего срока службы устройства.The device has an overheating alarm log with up to 200 entries (with the deletion of old events when the log capacity is exceeded). The storage of the event log is provided in non-volatile memory during the entire service life of the device.

Дискретные входы и выходы 7 устройства работают в соответствии с таблицей 2. Примеры состояний светодиода работает в соответствии с таблицей 3.Discrete inputs and outputs 7 of the device operate according to Table 2. Examples of LED states operate according to Table 3.

Таблица 2. Функции дискретных входов и выходов устройства первой клеммной колодки.Table 2. Functions of discrete inputs and outputs of the device of the first terminal block.

Номера клеммTerminal numbers ОбозначениеDesignation ФункцияFunction А4:А5A4: A5 Вход 1Entrance 1 Съем сигнализацииRemoving the alarm А6:А8A6: A8 Выход 1Exit 1 Варианты назначения:
- сигнализация перегрева;
- сигнализация неисправности;
- сигнализация перегрева и неисправностиDestination options:
- overheating alarm;
- signaling a malfunction;
- overheating and malfunction alarm А9:А11A9: A11 Выход 2Exit 2

Таблица 3. Состояния светодиода.Table 3. LED states.

ЦветColor приоритетpriority УсловиеCondition Не горитDoes not burn -- Устройство выключеноThe device is turned off ЖелтыйYellow 66 Сработала сигнализация неисправности. Причина, вызвавшая срабатывание, неактивна.A malfunction alarm has been triggered. The cause that caused the trigger is inactive. Желтый мигающийYellow flashing 5five Сработала сигнализация неисправности. Причина, вызвавшая срабатывание, активна. Мигание осуществляется с частотой 1 ГцA malfunction alarm has been triggered. The triggering cause is active. Blinking is carried out with a frequency of 1 Hz КрасныйRed 4four Сработала сигнализация перегрева. Причина, вызвавшая срабатывание, неактивна.The overheating alarm has been triggered. The cause that caused the trigger is inactive. Красный мигающийFlashing red 33 Сработала сигнализация перегрева. Причина, вызвавшая срабатывание, активна. Мигание осуществляется с частотой 1 ГцThe overheating alarm has been triggered. The triggering cause is active. Blinking is carried out with a frequency of 1 Hz Синий мигающийFlashing blue 22 Активируется при подключении к устройству с персонального компьютера по Bluetooth. Мигание осуществляется с частотой раз в пять секунд. В перерывах между миганиями светодиод работает соответствии с остальными режимами.It is activated when connected to the device from a personal computer via Bluetooth. Blinking is carried out at a frequency of once every five seconds. In the intervals between blinking, the LED works in accordance with other modes. Оранжевый мигающийOrange flashing 1one Активируется при появлении напряжения на дискретном входе. Мигание осуществляется с частотой 3 Гц.It is activated when the voltage appears at the discrete input. Blinking is carried out with a frequency of 3 Hz.

Комплекс может быть интегрирован в систему АСУ с учетом следующих возможностей:The complex can be integrated into the ACS system taking into account the following capabilities:

- цифровой последовательный интерфейс связи RS-485 (передача информации на скоростях: 9600, 19200, 38400, 57600 и 115200 бод);- digital serial communication interface RS-485 (data transfer at speeds: 9600, 19200, 38400, 57600 and 115200 baud);

- коммуникационные протоколы Modbus-RTU и МЭК 60870-5-101-2006.- communication protocols Modbus-RTU and IEC 60870-5-101-2006.

Устройство обеспечивает непрерывный автоматический контроль:The device provides continuous automatic monitoring of:

- ТМ:- TM:

- датчика температуры окружающей среды:- ambient temperature sensor:

"При выявлении неисправности анализ температуры пикселей матрицы не осуществляется, формируется выходной сигнал "Сигнализация неисправности", действующий на светодиоодную индикацию и выходное реле (опционально)"."If a malfunction is detected, the analysis of the matrix pixel temperature is not carried out, the output signal" Malfunction alarm "is generated, acting on the LED indication and the output relay (optional)."

Сигнализация может быть снята любым из следующих способов:The alarm can be cleared in any of the following ways:

- подачей команды на дискретный вход устройства;- by sending a command to a discrete input of the device;

- подачей команды АСУ на съем сигнализации или нажатием кнопки «Сброс» в программе МЕЛИССА для ПК.- by giving the ACS command to remove the alarm or by pressing the "Reset" button in the MELISSA program for the PC.

В любом из приведенных случаев, формируется выходной логический сигнал «Съем сигнализации», который:In any of the above cases, the output logical signal "Alarm removal" is generated, which:

- сбрасывает триггерный сигнал «Сигнализация перегрева»;- resets the "Overheating alarm" trigger signal;

- возвращает светодиодную индикацию в неаварийное состояние.- returns the LED indication to the non-emergency state.

- возвращает выходные реле в начальное состояние.- returns the output relays to their initial state.

Claims (3)

1. Тепловизионное реле защиты, включающее пластиковый корпус, в котором установлен программируемый логический элемент, на внешней поверхности корпуса расположены тепловизионная матрица, индикатор, подключенные к логическому элементу, а также на внешней поверхности корпуса установлены первая разъемная клеммная колодка, обеспечивающая подключение внешних цепей 220 В сечением до 2,5 мм², и вторая разъемная клеммная колодка, обеспечивающая подключение цепей порта RS-485 и датчика температуры окружающей среды сечением до 2,5 мм², подключенные к логическому элементу.1. Thermal imaging protection relay, including a plastic case in which a programmable logic element is installed, a thermal imaging matrix is located on the outer surface of the case, an indicator connected to the logic element, and the first detachable terminal block is installed on the outer surface of the case, providing connection of external 220 V circuits section up to 2.5 mm², and the second detachable terminal block, providing connection of the RS-485 port circuits and the ambient temperature sensor with a cross-section of up to 2.5 mm²connected to a logical element. 2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что на задней панели корпуса выполнены отверстия для крепления монтажных зажимов. 2. The device according to claim 1, characterized in that holes for fastening mounting clips are made on the rear panel of the housing. 3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что индикатор представляет собой светодиод.3. The device according to claim 1, characterized in that the indicator is an LED.

Images