Устройство для измерения нанряжения в высоковольтных цепях

Устройство для измерения нанряжения в высоковольтных цепях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Во1оз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹ 24083б

Заявлено 27.Х11.1968 (№ 1294975/18-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 10,IV.1970. Б1оллетень ¹ 14

Дата опу о ITIH0BIIHHB описан 1я 1 1.Л III. 1970

Кл. 21е, 33

21е, 36,01

МПК G 01г 13 40

G 01г 13, 40

УДК 621.317.729.082.53 (088,8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

А вто 11 ь1 изобретения

А, Д. Крастина и А. Б. Бахменд

Научно-исследовательский институт постоянного тока

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЦЕПЯХ

Настоящее изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в технике высоких напряжений для дистанционного измерения напряжения переменного и постоянного токов в электрических цепях, находящихся под высоким TIoтенциалам относительно земли.

Для измерения напряжения в цепях переменного и постоянного токов применяют устройства, основанные на передаче информации с высокого потенциала на потенциал земли с помощью световых лучей.

В основном авт. св. № 24083б описано аналогичное измерительное устройство, состоящее из двух, расположенных на большом изоляционном расстоянии, конструктивно не связанных между собой частей — высоковольтной и низковольтной.

Высоковольтная часть установлена на стороне высокого напряжения, вблизи исследуемого объекта, и содержит делитель напряжения, модулятор света, соединенный с делителем, и уголковый отражатель.

Низковольтная часть — приемно-передающая система — установлена на потенциале земли и содержит источник света (лазер), оптическую насадку, фотоприемник и выходной измерительный прибор. Оптическая насадка содержит поляризационную призму-анализатор, установленную в положении максимального пропускания по отношению к падающему на нее линейно-поляризованному излучению, фазовую пластину, телескопическую систему, линзу, световод, светофильтр.

5 Известные устройства позволяют получить достаточно высокую точность измерения, но требуют применения высокостабильных элементов схемы.

Таким образом, точность и чувствительность устройства находятся в прямой зависимости от стабильности параметров схемы. Ошибки и пзмепеш1е чувствительности, обусловленные нестабильностью параметров схемы, нельзя устранить одной стабилизацией напряжени». питающего электронные цепи и источш1к света, так как в условиях реальной эксплуатации I1 Вств11телъность прпехIника может пзме11яться вследствие старения (утомления) ФЭУ, ослабления излучения лазера, уменьшения прозрачност,:1 светового канала вследствие запыления оптической системы, температурного дрейфа рабочей точки модулятора.

С целью повышения стабильности устройства и точности измерения в схему описываемого устройства введена система автоматической подстройки чувствительности, содержащая реле времени, управляющее работой датчика допускового контроля, установленного в цепи фотоприемника, и электрооптиче30 ского затвора, расположенного между источ268543

65 ником света и фотореле, включенным в цепи модулятора. Вход усилителя системы автоподстройки включен в цепь упомянутого датчика, а выход соединен с регулятором интенсивности светового потока, выполненным, например, в виде серводвигателя и оптического клина, установленного между источником света и поляризационной призмой.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, состоящего из двух, расположенных на большом изоляционном расстоянии, конструктивно не связанных между собой частей — высоковольтной и низковольтной.

Высоковольтная часть установлена на стороне высокого напряжения, вблизи исследуемого объекта, и содер>кит делитель напряжения (на чертеже не показан), модулятор 1 света, соединенный с низковольтным плечом делителя, и уголковый отражатель 2.

Если амплитудные значения измеряемого напряжения не превышают рабочее напряжение модулятора, последний подключается и исследуемой цепи непосредственно.

Низковольтная часть — приемно-передающая система — установлена на потенциале земли и содержит источник света (лазер) 8, в частности, оптический квантовый генератор (ОКГ) непрерывного видимого излучения, оптическую насадку 4, фотоприемник 5 и выходной измерительный индикатор б. Оптическая насадка 4 содер>кит поляризационную призмуанализатор 7, установленную в поло>кении максимального пропускания по отношению к падающему па нее линейно-поляризованному излучению, фазовую пластину 8, телескопическую систему 9, линзу 10, световод 11, светофильтр 12.

Кроме того, в схему устройства входят: фотореле И с и. р. контактами 14, обеспечивающее отключение модулятора 1 от источника измеряемого напряжения путем замыкания модулятора накоротко; сопротивление 15, ограничивающее ток короткого замыкания при замыкании контактов 14; датчик 1б допускового конгроля, обеспечивающий сравнение контролируемого и опорного сигналов, причем состоянию контролируемого сигнала «в норме» соответствует отсутствие сигнала, а состоянию «не в норме» вЂ” наличие сигнала на выходе датчика; усилитель 17, усиливающий сигнал на выходе датчика допускового контроля и вызывающий срабатывание регулятора светового потока; оптический клин 18, изменяющий интенсивность светового пучка 19; электрооптический затвор 20, управляющий интенсивностью светового потока 21; источник 22 питания, управляющий действием электрооптического затвора 20; реле 28 времени с н. з. контактом 24 и и. р. контактами 25, 2б, управляющее действием системы автоподстройки;

Зо

40 серводвигатель 27, управляющий положением оптического клина 18.

Фотореле 18 расположено в корпусе модулятора света, Для управления действием фотореле может бьп ь использован обратный пучок (нерабочий) 21 лазера 3 или самостоятельный источник света с поляризатором.

Устройство работает следующим образом.

Свет от когерентного источника (лазера) 8 формируется в оптической насадке 4 в широкий пучок параллельных лучей и через воздушный промежуток поступает в модулятор 1 света, к которому прикладывается измеряемое напряжение от делителя напряжения. Под действием приложенного напряжения В модуляторе изменяется форма или направление (в зависимости от типа примененного модулятора) поляризации света и в виде параллельного пучка 28 возвращается по первоначальному направленшо в приемно-передающий блок.

Пройдя телескопическую систему 9 и фазовую пластину 8, обратш,ш световой пучок попадает на анализатор 7. Анализатор выделяет из модулированного пучка компоненту света с поляризацией, перпендикулярной поляризации исходного пучка, смещает ее в сторону от оптической оси и через прозрачную боковую грань пропускает на линзу 10. Интенсивность вышедшей из анализатора компоненты света оказывается промодулированной в соответствии с формой приложенного к модулятору напряжения. Фазовая пластинка 8 обеспечивает поло>кение рабочей точки на середине линейного участка модуляционной характеристики модулятора.

Свет, собранный линзой 10, через светофильтр 12 по свстоводу 11, приемный торец которого установлен в фокусе линзы 10, поступает на фоточувствительный элемент фот приемника 5, где преобразует я в фототок, "" меряемый выходным прибором.

Перед вводом схемы автоподстройки в действие устройство настраивается на оптимальный режим работы, прп котором устанавливается условпыи нуль. Для этого при отсутствии напряжения на модуляторе путем соответствующего выбора напряжения питания фотоприемника 5 и величины светового потока устанавливается начальное (расчетное) значение фототока смещения, обусловленного действием фазовой пластинки 8. Затем фототок смещения компенсируется до нуля одним из известных способов, например постоянным током обратного направления от некоторого постороннего источника. Данное значение обратного тока принимается за фиксированный (опорный) сигнал, а значение фототока смещения, соответствующее условному нулю,— за контролируемый сигнал. Схема сравнения токов может быть выполнена на линейном сопротивлении (сравнивающий элемент) 29 и вместе с опорным источником 30 образует датчик 1б допускового контроля, 268543

Система автоконтроля нулевой точки и автоподстройки чувствительности основана на использовании схемы обратной связи. Ее действие сводится к снятию напряжения с модулятора, к сравнению контролируемого сигнала с опорным и к доведению контролируемого сигнала до уровня, соответствующего условному нулю.

Схема автоконтроля нулевой точки и автоподстройки чувствительности в процессе работы измерительного устройства действует следующим образом.

При срабатывании реле 28 времени через замкнувшиеся контакты 25, 2б подается напряжение от источника 22 на электрооптический затвор 20 и подключается опорный источник 80 к сравнивающему элементу датчика 1б допускового контроля. Электрооптический затвор 20 открывается и пропускает через себя световой поток 21, который освещает фотореле 13. Фотореле, срабатывая, замыкает контакты 14, закорачивая модулятор света и снимая с него таким образом измеряемое напряжение. Для предотвращения короткого замыкания источника измеряемого напряжения через контакты 14 введено ограничительное сопротивление 15. При закороченном модуляторе через сравнивающий элемент 29 протекают фототок смещения (контролируемый сигнал) и опорный ток. Если фототок смещения отличается от опорного, на элементе 29 возникает напряжение разбаланса, которое усиливается усилителем 17. Сигнал с выхода усилителя приводит в действие регулятор интенсивности светового потока, в качестве которого могут быть использованы серводвигатель 2? в комплекте с оптическим клином 18 (как показано на чертеже) илп ячейка Фарадея в комплекте с блоком памяти и др. При этом ячейка Фарадея устанавливается на пути распространения светового пучка между лазером 8 и анализатором 7.

Регулятор изменяет интенсивность светового потока до тех пор, пока опорный и контролируемый сигналы не сравняются. После отработки сигнала с«ема возвращается в исходное состояние с помощью реле 13 времени, Периодичность срабатывания системы автоподстройки задается с помощью реле времени, быстродействие системы зависит от быстродействия элементов схемы автоподстройкп.

Достоинством предлагаемого устройства является то, что его чувствительность в широких пределах, определяемых запасом мощносги излучения лазера, не зависит от нестабильности характеристик все«узлов. Поэтому требования к стабильности псточш1ка питания фотоприемш1ка, параметрам и температурным

«арактеристпкам модулятора, утомляемосги фотоприемника могут быть значительно снижены, что упрощает и удешевляет конструкцию прибора и обсспечпвает поддержание заданной точности измерения независимо от влияния внешни«факторов, Ероме того, предлагаемая с«ема контроля пулевой точки и подстройки чувствительности обеспечивает возможность работы фотоприемника в режи20 ме, близком к заданному (оптимальному), причем настройка на оптимальный режим осуществляется в процессе измерения и не требует отключения исследуемого объекта от цепи высокого напряжения. Это обстоятельство

25 в значительной с1епепи упрощаст эксплуатацию устройства в условия«действующей электропередачи и повышает его надежность.

Предмет изобретения

Устройство для пзм рснпя напряжения в высоковольтны«ценя«по авт. св. г о 240836, отлича ощееся тем, что, с целью повышения стабильности устройства и точности измерения, оно снабжспо системой автоматической подстройки чувствительности, содержащей реле времени. управляющее работой датчш а допускового контроля, установленного в цепи фотоприемника, и электрооптпческого затво40 ра, расположенного между псточшком света и фотореле, включенным в цепи модулятора, вход усилителя системы автоподстройки включен в цепь упомянутого датчика, а вы«од соединен с регулятором интенсивности светового

4 потока, выполненным, например, в виде ссрводвигателя и оптического клина, установленным между источником света и полярпзацпопной призмой.

268543 ь1 кого иЯ юиглого

eave б

Составитель Т. И. Веремейкина

Редактор С. И. Хейфиц Текред Л. В. Куклина Корректор Г. И. Тарасова

Заказ 2!8613 Тираж 480 Подписное

Ц1-1И11ПИ Коыптстз по делам изобретении и открь|тий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2