SU1725169A1 - Device for locating cable insulation damage - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  оперативного определени  участка повреждени  изол ции шахтных высоковольтных кабелей 6 кВ. Целью изобретени   вл етс  повышение электробезопасности обнаружени  участка повреждени  изол ции асимметричных шахтных кабелей, напр жением 6-10 кВ в рабочем режиме эксплуатации и надежности электроснабжени  горных машин и комплексов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство имеет несколько измерительных трактов, каждый из которых содержит трансформатор 1 тока нулевой последовательности, выпр митель 2, источник 3 питани , делитель 4, блок 8 адреса, аналого-цифровой преобразователь 5, блок 7 сравнени , первый преобразователь 6 кода, второй преобразователь 9 кода, перечисленные блоки представл ют собой измерительный блок 10. По результатам измерений обнаруживают искомые повреждени  изол ции в кабел х. 2 ил. ел СThe invention relates to a measurement technique and can be used to quickly determine the area of damage to the insulation of 6 kV mine high-voltage cables. The aim of the invention is to increase the electrical safety of detecting the area of damage to the insulation of asymmetric mine cables, the voltage of 6-10 kV in the operating mode of operation and reliability of power supply of mining machines and complexes. The goal is achieved in that the device has several measuring paths, each of which contains a zero-sequence current transformer 1, rectifier 2, power supply 3, divider 4, address block 8, analog-to-digital converter 5, comparison block 7, first converter 6 code, the second transducer 9 of the code, the listed blocks are the measuring unit 10. According to the measurement results detect the insulation damage in the cables. 2 Il. ate with

Description

i i

- -

i.i.

иand

vivi

hO СПhO SP

с ч:from h:

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  оперативного определени  участка повреждени  изол ции шахтных кабелей.The invention relates to a measurement technique and can be used to quickly determine the area of damage to the insulation of mine cables.

Известно устройство дл  определени  участка повреждени , которое обеспечивает указание места повреждени  в кабеле. При этом кабель пропускаетс  через отверсти  множества разнесенных трансформаторных датчиков, соединенных с индикаторными элементами. При наличии повреждени  в кабеле соответствующий индикаторный элемент обеспечивает визуальную индикацию поврежденного участка кабел . В качестве индикаторов используютс  электронные лампы, которые начинают светитьс  при возникновении повреждени  на участке кабел , что не удовлетвор ет более высокому уровню требований электрогазопылевзрывобезопасности шахт.A device for determining the damage area is known which provides an indication of the location of the damage in the cable. In doing so, the cable is passed through the openings of a plurality of spaced apart transformer sensors connected to the indicator elements. If there is damage in the cable, the corresponding indicator element provides a visual indication of the damaged cable section. Electronic indicators are used as indicators, which begin to shine when damage occurs at the cable section, which does not satisfy the higher level of requirements of electro-dust and explosion-proof mines.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  обнаружени  участка повреждени  изол ции в кабел х, содержащее источник питани  с последовательно присоединенным резистором , несколько измерительных каналов, каждый из которых включает трансформатор тока нулевой последовательности, установленный в заданной точке вдоль кабел , множество резисторов по числу трансформаторов , триггерные схемы, датчики напр жени , двухполупериодные выпр мители, шины информации и адреса блока управлени  и анализа результата контрол . Недостатком известного устройства  вл етс  необходимость использовани  дополнительного источника посто нного напр жени , что недопустимо по технике безопасности в шахтах. Кроме того, используемые в устройстве пороговые схемы срабатывают при наличии замыкани , что не позвол ет заблаговременно определ ть поврежденный участок в рабочем режиме эксплуатации .The closest in technical essence is a device for detecting an insulation damage site in cables containing a power source with a series-connected resistor, several measuring channels, each of which includes a zero-sequence current transformer installed at a given point along the cable, a number of resistors transformers, trigger circuits, voltage sensors, full-wave rectifiers, information buses and addresses of the control unit and analysis of the control result. A disadvantage of the known device is the need to use an additional source of constant voltage, which is unacceptable by safety in mines. In addition, the threshold circuits used in the device are triggered when there is a closure, which does not allow to determine the damaged area in advance in the operating mode of operation.

Цель изобретени  - повышение надежности и электробезопасности обнаружени  участка повреждени  изол ции.The purpose of the invention is to increase the reliability and electrical safety of the detection of the insulation damage site.

Указанна  цель достигаетс  тем, что известное устройство дл  обнаружени  участка повреждени  изол ции в кабел х , содержащее несколько /Зл-.еритель- ных каналов, каждый из которых включает трансформатор токЗ нулевой последовательности , устанавливаемые в заданных точках вдоль кабел , выпр митель, источник питани , шины информации и адреса управлени  и анализа результата контрол , снабжено делителем, аналого- цифровым преобразователем, первым преобразователем кода, последовательно соединенными между собой, и блоком адреса, блоком сравнени  и вторым преобразователем кода. В качестве источника питани  используетс  преобразователь напр жени  в напр жение, при этом выход трансформатора тока нулевой последовательности через параллельно включенный выпр митель соединен с входом делител , который соединенThis goal is achieved by the fact that a known device for detecting an insulation damage site in cables containing several T-channels, each of which includes a zero-sequence tok transformer installed at specified points along the cable, a rectifier, a power source bus, information and address control and control result analysis, equipped with a divider, analog-to-digital converter, first code converter, serially connected to each other, and an address block, block Neny and the second code converter. A voltage to voltage converter is used as a power source, and the output of the zero-sequence current transformer is connected through a parallel-connected rectifier to the input of a divider, which is connected

0 с входом преобразовател  напр жени  в напр жение , три опорных вывода которого подключены к аналого-цифровому преобразователю , один из которых присоединен к блоку адреса, к первому и второму преобра5 зовател м кода и блоку сравнени , информационные выходы которого соединены с выходами блока адреса и второго преобразовател  кода, а выход подключен к второму входу первого преобразовател  кода, при0 чем выходы первых преобразователей кода каждого измерительного канала соединены с шиной информации блока управлени  и анализа результата контрол , входы же вторых преобразователей кода - с шиной адре5 са блока управлени  и анализа результата контрол .0 with the input of a voltage to voltage converter, three reference outputs of which are connected to an analog-to-digital converter, one of which is connected to the address block, to the first and second code converters and a comparison block, whose information outputs are connected to the outputs of the address block and the second code converter, and the output is connected to the second input of the first code converter, with the outputs of the first code converter of each measuring channel connected to the information bus of the control and analysis unit of the result the control, the inputs of the second code converters - with the address bus of the control unit and analysis of the result of the control.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - алгоритм функционировани  устройства определени FIG. 1 is a block diagram of the device; in fig. 2 - algorithm for the operation of the device for determining

0 участка повреждени  изол ции в кабел х .0 of insulation damage in cables.

Устройство имеет несколько N измерительных трактов, каждый из которых содержит трансформатор 1 тока нулевойThe device has several N measuring paths, each of which contains a zero current transformer 1

5 последовательности (ТТНП), выпр митель 2, преобразователь 3 напр жени  в напр жение, делитель 4, аналого- цифровой преобразователь 5 (АЦП), первый преобразователь 6 кода, блок 75 sequences (TTPD), rectifier 2, voltage converter 3 voltage, divider 4, analog-to-digital converter 5 (ADC), first code 6 converter, block 7

0 сравнени , блок 8 адреса, второй преобразователь 9 кода, перечисленные блоки представлю от собой измерительный блок 10, блок 11 управлени  и анализа результата контрол . Количество измерительных0 comparison, block 8 of the address, the second converter 9 of the code, the listed blocks will represent measuring unit 10, block 11 of control and analysis of the result of the control. The number of measuring

5 трактов определ етс  нагрузочной способностью используемого преобразовател  кода и длиной выдел емых дл  контрол  участков кабел , необходимых дл  обеспечени  требуемого уровн  электробезоп-ас0 нос™The 5 paths are determined by the load capacity of the code converter used and the length of cable sections to be monitored to control, necessary to ensure the required level of electrical bezopaco-nos ™

Дл  исключени  вли ни  блуждающихTo eliminate the influence of wandering

токов на работу трансформатора 1 тока нулевой последовательности целесообразно заземление металлических оболочек его 5 первичной обмотки выполн ть ниже места установки на контролируемом кабеле, куда подсоедин етс  заземл ющий проводник корпуса.of the currents for the operation of the zero sequence current transformer 1, it is advisable to ground the metallic shells of its 5 primary windings below the installation site on the monitored cable where the grounding conductor of the housing is connected.

Преобразователь 3 напр жени  в напр жение имеет три стабилизатора напр жени , имеющих общее входное напр жение и выходные напр жени  соответственно +5 В; +15 В; -15 В. Стабилизаторы собраны на микросхемах серии К142ЕН.The voltage-to-voltage converter 3 has three voltage stabilizers having a common input voltage and an output voltage of, respectively, +5 V; +15 V; -15V. Stabilizers are assembled on K142EN series microcircuits.

АЦП 5 может быть реализован на микросхеме типа К1113 ПВ 1. Блок 7 сравнени  производит поразр дное сравнение логических значений адресных слов, поступающих с выходов блока 8 адреса и второго преобразовател  9 кода, и при их совпадении выдает сигнал (логическую 1) на выход. Таким образом, на каждой паре соответствующих разр дов входных адресных слов необходимо реализовать логическую функцию Fi ArBiVArBi, где А и В -логические значени  разр дов, а затем с помощью схемы И на восьми входах (, ..., 7) получить сигнал о совпадении адресов (логическую 1). Указанную схему можно достаточно легко реализовать на микросхемах малой степени интеграции (например, на серии К 155), либо использовать одну микросхему средней степени интеграции КМ 559 СК 1 - 8-разр дна  схема сравнени .ADC 5 can be implemented on a K1113 PV 1 type microcircuit. Comparison block 7 compares the logical values of address words from the outputs of address block 8 and the second converter 9 of the code, and if they match, outputs a signal (logical 1) to the output. Thus, on each pair of corresponding bits of the input address words, it is necessary to implement the logical function Fi ArBiVArBi, where A and B are the logical values of the bits, and then using the AND circuit on eight inputs (, ..., 7) to receive a coincidence signal addresses (logical 1). This scheme can be implemented quite easily on chips with a small degree of integration (for example, on the K 155 series), or use a single chip with a medium degree of integration KM 559 SC 1 - 8-bit comparison circuit.

Блок 8 адреса представл ет собой набор из восьми переключателей, подающих на выход уровень либо логического нул , либо логической единицы. Таким образом можно сформировать любой восьмиразр дный код - адресное слово. В каждом измерительном канале оно должно быть свое дл  идентификации каждого участка высоковольтного кабел .The address block 8 is a set of eight switches that provide the output level of either a logic zero or a logic one. Thus, it is possible to form any eight-bit code - the address word. In each measuring channel, it must be different to identify each section of the high-voltage cable.

Первый и второй преобразователи 6 и 9 кода могут быть реализованы с помощью серийно выпускаемого устройства интерфейсного Электроника МС 4604 ОХМЗ.852.134. При этом один из каналов обмена должен быть установлен только на прием, а другой только на передачу последовательных кодов. Указанные блоки стыкуютс  с каналом блока 11 управлени  и анализа результата контрол  типа Элект- роника-60, т.е. типа интерфейса по каналу передачи со стороны блока 11 управлени  и анализа результата контрол . Таким образом, в качестве блока 11 управлени  и анализа результата контрол  могут быть использованы Электрони- ка-60, ДВК-2, ДВК-3.The first and second converters 6 and 9 of the code can be implemented using a commercially available interface device MS 4604 ОХМЗ.852.134. In this case, one of the exchange channels should be set only to receive, and the other only to transmit consecutive codes. These blocks are connected to the channel of the control unit 11 and the analysis of the monitoring result of the Electronika-60 type, i.e. interface type via the transmission channel from the control unit 11 side and analysis of the control result. Thus, Electronics-60, DVK-2, DVK-3 can be used as a control and analysis result unit 11.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Первичной обмоткой трансформатора 1 тока нулевой последовательности  вл етс  кабель, который находитс  под рабочим напр жением. Ток вторичной обмотки выпр мл етс  выпр мителем 2. Напр жение посто нного тока поступает на преобразователь 3 напр жени  в напр жение, в котором вырабатываютс  требуемые дл The primary winding of the zero-sequence current transformer 1 is a cable that is under operating voltage. The secondary current is rectified by rectifier 2. The DC voltage is supplied to the converter 3, the voltage to the voltage at which the required voltages are produced.

питани  остальных блоков величины напр жений (+15 В; +5 В; -15В), а также на делитель 4 дл  получени  нормализованного сигнала (0-10 В), пропорционального входному напр жению. Выход делител  4 подключен на вход АЦП 5, в котором осуществл етс  преобразование напр жени  в двоичной 8-разр дный код. Дл  подачи в блок 11 управлени  и анализаsupply the remaining blocks with voltage values (+15 V; +5 V; -15 V), as well as divider 4 to obtain a normalized signal (0-10 V) proportional to the input voltage. The output of the divider 4 is connected to the input of the ADC 5, in which the voltage is converted into a binary 8-bit code. For submission to control and analysis unit 11

0 результата контрол  этого кода его необходимо преобразовать в последовательность импульсов, в которой 1 соответствует наличию импульсов, а О - отсутствию. Эта операци  реализуетс  первым преобразо5 вателем 6 кода при наличии разрешающего сигнала с блока 7 сравнени .0 result of the control of this code, it must be converted into a sequence of pulses, in which 1 corresponds to the presence of pulses, and O - to the absence. This operation is implemented by the first code converter 6 in the presence of an enable signal from comparison unit 7.

Разрешающий сигнал формируетс  блоком 7 сравнени  при совпадении 8-разр дного кода, поступающего с блока 8 ад0 реса и 8-разр дного кода с выхода второго преобразовател  9. Код на выходе блока 8 адреса устанавливаетс  с помощью перемычек . Код на выходе второго преобразовател  9  вл етс  результатомThe resolution signal is generated by the comparison unit 7 when the 8-bit code from the address block 8 and the 8-bit code coincides with the output of the second converter 9. The output signal of the address block 8 is set with jumpers. The code at the output of the second converter 9 is the result

5 преобразовани  последовательного кода адреса в виде последовательности импульсов , периодически выдаваемого блоком 11 управлени  и анализа результата контрол  через общую адресную шину во5 converting a serial address code in the form of a sequence of pulses periodically generated by control unit 11 and analyzing the result of monitoring through a common address bus during

0 всеобщие измерительные тракты. При этом алгоритм обнаружени  поврежденного участка кабел  имеет следующую последовательность действий.0 universal measuring paths. In this case, the algorithm for detecting a damaged cable section has the following sequence of actions.

Блок 11 управлени  и анализа резуль5 тата контрол  в определенной последовательности выдает на адресную шину коды адресов общих измерительных трактов устройства . В этом измерительном тракте устройства, адрес которого подан на шинуThe control and analysis result control unit 11 in a certain sequence outputs to the address bus the address codes of the common measuring paths of the device. In this measuring path of the device whose address is fed to the bus

Q адресов, происходит срабатывание блока 7 сравнени  и по соответствующему разрешаемому сигналу на шину информации выдаетс  код напр жени , пропорционального величине протекающего тока. Блок 11Q addresses, the comparison block 7 is triggered, and a voltage code proportional to the amount of current flowing is output to the information bus via the corresponding permitted signal. Block 11

5 управлени  и анализа результата контрол  запоминает этот код и идентифицирует его конкретному адресу. Таким образом осуществл етс  циклический опрос по максимуму значени  тока по всем общим измерительQ ным трактам до N, охватывающим контролируемый кабель целиком. При наличии поврежденного участка увеличиваетс  величина тока в соответствующих общих измерительных трактах, расположенных р дом с5 control and analysis of the result of the control stores this code and identifies its specific address. Thus, a cyclic polling is performed on the maximum value of the current across all common gauge paths up to N, covering the entire cable to be monitored. If there is a damaged area, the amount of current increases in the respective common measuring paths located next to

5 этим участком, а следовательно, будут меньше токи в других общих измерительных трактах. На основании анализа результата контрол  измеренных значений тока можно обнаружить поврежденный участок кабел . Это становитс  возможным не только в случае глухого замыкани  на землю, но возможно обнаружить поврежденный участок при любом уменьшенном переходном сопротивлении изол ции, не вызвавшего пробо  изол ции кабел . Вышесказанное позвол ет путем прогнозировани  заблаговременного вы вл ть и предупреждать повреждени  шахтных кабелей в рабочем режиме эксплуатации.5 this section, and consequently, there will be less currents in other common measuring paths. Based on the analysis of the result of monitoring the measured current values, a damaged cable section can be detected. This becomes possible not only in the case of a solid ground fault, but it is possible to detect a damaged section with any reduced insulation resistance, which did not cause a breakdown of the cable insulation. The foregoing makes it possible by predicting in advance to detect and prevent damage to the mine cables during operation.

Исходными данными дл  программы в соответствии с фиг. 2  вл ютс  период опроса Т и число участков контрол  N. Блок 11 управлени  и анализа результата контрол  в цикле осуществл ет выдачу на шину адреса кода текущего участка, временную задержку на врем  срабатывани  логических схем и переходные процессы, опрос кода Un на информационной шине и его запоминание. Опросив все N участков, блок 11 управлени  и ана- лиза результата контрол  распечатывает либо выводит на экран диспле  полученные значени . В свободное от указанных операций врем  блока 11 управлени  и анализа результата контрол  выполн ет фоновую программу, т.е. любую, введенную в его пам ть, в том числе программы обработки полученных результатов измерени , например, статистическа  обработка, оценка достовер- ности, прогнозирование временного изменени  измер емых параметров и т.п.The raw data for the program in accordance with FIG. 2 are the polling period T and the number of monitoring sections N. The control and analysis result monitoring unit 11 in the cycle issues the address of the current section code to the bus, the time delay for the operation time of logic circuits and transients, the Un code on the information bus and its memorization. After polling all the N sections, the control unit 11 and analyzing the result of the control prints or displays the obtained values on the display screen. In the time free from the indicated operations, the control unit 11 and the analysis of the result of the monitoring executes the background program, i.e. any entered in his memory, including programs for processing the obtained measurement results, for example, statistical processing, evaluation of reliability, prediction of temporal variation of measured parameters, etc.

По сравнению с известным предлагаемое техническое решение позвол ет повысить электробезопасность и надежность электроснабжени  горных машин и комплексов путем ликвидации вынужденных простоев и, как следствие, повысить достоверность обнаружени  участков повреждени  изол ции шахтных кабелей.Compared with the known, the proposed technical solution allows increasing the electrical safety and reliability of power supply of mining machines and complexes by eliminating forced downtime and, as a result, increasing the reliability of detecting areas of damage to the insulation of mine cables.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  обнаружени  участка повреждени  изол ции в кабел х, содержащее несколько измерительных каналов, каждый из которых включает трансформатор тока нулевой последовательности, устанавливаемые в заданных точках вдоль кабел , выпр митель, источник питани , шины информации и адреса блока управлени  и анализа результата контрол , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и электробезопасности обнаружени  участка повреждени  изол ции, оно снабжено делителем, аналого-цифровым преобразователем, первым преобразователем кода, последовательно соединенными между собой, и блоком адреса, блоком сравнени  и вторым преобразователем кода, в качестве источника питани  используетс  преобразователь напр жени  в напр жение , при этом выход трансформатора тока нулевой последовательности через параллельно включенный выпр митель соединен с входом делител , который соединен с входом преобразовател  напр жени , три опорных вывода которого подключены к аналого-цифровому преобразователю, один из которых присоединен к блоку адреса, к первому и второму преобразовател м кода и блоку сравнени , информационные входы которого соединены с выходами блока адреса и второго преобразовател  кода, а выход подключен к второму входу первого преобразовател  кода, причем выходы первых преобразователей кода каждого измерительного канала соединены с шиной информации блока управлени  и анализа результата контрол , входы же вторых преобразователей кода - с шиной адреса блока управлени  и анализа результата контрол .Apparatus of the Invention A device for detecting an insulation fault section in cables containing several measuring channels, each of which includes a zero-sequence current transformer installed at specified points along the cable, a rectifier, a power supply, information buses and control unit addresses and monitoring results , characterized in that, in order to increase the reliability and electrical safety of the detection of the insulation damage area, it is provided with a divider, an analog-to-digital converter, A code converter, serially connected to each other, and an address unit, a comparison unit, and a second code converter, use a voltage to voltage converter as the power source, and the output of the zero-sequence current transformer is connected through a parallel-connected rectifier to a divider input, which connected to the input of a voltage converter, three reference outputs of which are connected to an analog-to-digital converter, one of which is connected to the address block, to the first and the second code converter and the comparison unit, whose information inputs are connected to the outputs of the address block and the second code converter, and the output is connected to the second input of the first code converter, with the outputs of the first code converters of each measuring channel connected to the information bus of the control and analysis unit, the inputs of the second code converters are with the bus of the address of the control unit and the analysis of the result of the control. Опрос надо TfnPoll need tfn Заломинание ЦDecease C ФоноВа  лрограммаPhono program vv ( Остано&)(Ostano &)