Загрузка. Пожалуйста, подождите...

Независимый научно-технический портал

RSS Моб. версия Реклама
Главная О портале Регистрация
Независимый Научно-Технический Портал NTPO.COM приветствует Вас - Гость!
  • Организации
  • Форум
  • Разместить статью
  • Возможен вход через:
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
Волоконно-оптический трансформатор тока
Изобретения Российской Федерации » Электроника и электротехника » Измерительная техника
Волоконно-оптический трансформатор тока Волоконно-оптический трансформатор тока предназначен для измерения действующих значений тока. Заявленное устройство содержит не менее двух токоведущих изолированных проводников, охваченных чувствительными элементами - катушками из оптического волокна, оптически связанные с катушкой средство ввода в их оптическое волокно поляризованного светового сигнала и средство его деления, входящие в измерительно-преобразовательный блок. Проводники с катушками из оптического волокна заключены в клеммную...
читать полностью


» Изобретения Российской Федерации » Электроника и электротехника » Измерительная техника
Добавить в избранное
Мне нравится 0


Сегодня читали статью (1)
Пользователи :(0)
Пусто

Гости :(1)
0
Добавить эту страницу в свои закладки на сайте »

Волоконно-оптический трансформатор тока повышеной надежности и стабильности


Отзыв на форуме  Оставить комментарий

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2321000

Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в электроэнергетике, в измерительной технике высоких напряжений, в области релейной защиты и автоматики.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

До последнего времени замеры электрических величин в распределительных устройствах промышленных предприятий, включая электрические станции, выполняются с помощью электромагнитных трансформаторов тока, стоимость которых составляет значительную долю стоимости всего распределительного устройства. Назначение трансформаторов тока - преобразование тока в высоковольтной сети в сигнал низкого напряжения с тем, чтобы использовать его для целей измерения, релейной защиты и учета электроэнергии.

Электромагнитные трансформаторы тока представляют собой, как правило, первичный токоведущий контур (первичную обмотку) из одного-двух витков и связанный с ним через магнитопровод вторичный токоведущий контур (вторичную обмотку), состоящий из большого числа витков. Первичная обмотка находится под рабочим напряжением высоковольтной сети, в то время как потенциал вторичной обмотки и проходящего внутри нее магнитопровода незначительно отличается от потенциала земли. Изолирующий промежуток между первичной и вторичной обмотками обеспечивает отсутствие электрического пробоя при всех видах эксплуатационных воздействий. При этом с ростом класса напряжения не пропорционально увеличиваются затраты на изоляцию.

Известны конструкции трансформаторов тока, в которых применяются бумажно-масляная, литая из эпоксидного компаунда и элегазовая изоляции (см. [1]). Недостатком этих конструкций является высокая вероятность электрического пробоя изоляционных промежутков в процессе эксплуатации, что подтверждается многолетним опытом использования таких трансформаторов тока в различных электроэнергетических устройствах.

Из-за нелинейности кривой намагничивания магнитопровода такие трансформаторы тока принципиально не могут обеспечить удовлетворительные метрологические характеристики в переходных режимах, а также после протекания токов короткого замыкания, когда происходит глубокое насыщение магнитопровода трансформатора тока апериодической составляющей тока короткого замыкания (остаточная насыщенность после протекания токов короткого замыкания может сохраняться несколько месяцев). Кроме того, при импульсных процессах возникает разность потенциалов между точками заземления контура высокого напряжения и измерительной цепи, которая влияет на измеряемый сигнал.

Таким образом, возможности традиционных методов измерения с использованием электромагнитных трансформаторов тока уже практически полностью исчерпаны. Принципиально другой перспективный подход, основанный на использовании магнитооптического эффекта Фарадея, реализуется в оптико-электронных трансформаторах тока, применяемых в сочетании с современными цифровыми технологиями обработки сигналов и передачи данных.

rnrnrnrnrnrnrnrnrn

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является устройство (см. [2]), включающее первичный токоведущий контур, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом в виде катушки, изготовленной из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно-поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала и определения по нему измеряемой величины.

Существенным недостатком данного устройства является его невысокая надежность и стабильность в реальных условиях эксплуатации, в частности при всех видах воздействующего напряжения, воздействующих механических нагрузок, при загрязнении и увлажнении. В существующей конструкции отсутствует опорно-изоляционная конструкция, позволяющая описанному устройству функционировать в качестве самостоятельного аппарата при воздействии высокого напряжения в условиях загрязнения и увлажнения. Отсутствие трекингостойкой оболочки создает возможность протекания тока утечки по поверхности устройства. Использованные способы формирования измерительного сигнала (см., например, [3]), средства ввода в магнитооптический чувствительный элемент поляризованного светового сигнала и деления поляризованного светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих светового сигнала (см., например, [4]) не обеспечивают необходимой точности и стабильности измерений в реальных условиях эксплуатации.

Техническая задача предлагаемого изобретения "Волоконно-оптический трансформатор тока" заключается в повышении его надежности и стабильности измерений в условиях длительной эксплуатации при всех видах воздействующего электрического напряжения, воздействующих механических нагрузок и различных воздействиях факторов внешней среды.

Для решения поставленной задачи предложено следующее.

Волоконно-оптический трансформатор тока, включающий токоведущий контур, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом в виде катушки из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно-поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала и определения по нему измеряемой величины, отличающийся тем, что элементы волоконно-оптического трансформатора тока размещены на опорном изоляторе с защитным покрытием, снабженном высоковольтной арматурой и фланцем нулевого потенциала.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что средство деления выполняет функцию деления светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих, различающиеся угловой ориентацией, узел преобразования выполняет функцию преобразования этих составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы, а блок формирования выполняет функцию формирования из полученных сигналов измерительного сигнала с учетом угла ориентации между парами и определения по нему измеряемой величины.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что токоведущий контур состоит из двух и более витков.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что токоведущий контур включает в себя элементы высоковольтной арматуры, снабженной контактными площадками для присоединения подводящих проводов, а катушка из оптического волокна размещена непосредственно на высоковольтной арматуре.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что токоведущий контур выполнен разъемным.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что токоведущий контур выполнен неразъемным.

rnrnrnrnrnrnrnrnrn

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что он снабжен защитной оболочкой из кремнийорганической резины или другого диэлектрика.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что защитной оболочке придана ребристая форма.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что он снабжен несколькими катушками из оптического волокна с различными параметрами, например числом витков или чувствительностью магнитооптического материала, причем часть катушек предназначена для измерения тока, а другая часть - для работы релейной защиты или для выполнения других функций.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что катушка из оптического волокна и оптически связанные с ней средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположены на высоковольтной арматуре.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что концы магнитооптического чувствительного элемента проведены через внутреннюю полость опорного изолятора, а оптически связанные с ним средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположены на фланце нулевого потенциала.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что для присоединения к внешней измерительной цепи использованы соединители оптического волокна.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что для присоединения к внешней измерительной цепи и герметизации внутренней полости опорного изолятора использованы оптические элементы ввода-вывода излучения (окна, линзы).

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна.

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна с малым внутренним линейным двойным лучепреломлением.

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна с сильным внутренним двойным лучепреломлением, преимущественно циркулярным.

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором на конце магнитооптического чувствительного элемента установлен отражатель.

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором форма катушки из оптического волокна выбрана из условия компенсации линейных двойных лучепреломлений, вызванных изгибом волокна при намотке.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что информация об измеряемом токе преобразуется и передается в форме цифрового сигнала посредством блока формирования измерительного сигнала.

Для достижения поставленной технической задачи:

- в волоконно-оптическом трансформаторе тока, включающем токоведущий контур, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом в виде катушки из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала и определения по нему измеряемой величины, новым является то, что его элементы размещены на опорном изоляторе с защитным покрытием, снабженном высоковольтной арматурой и фланцем нулевого потенциала.

rnrnrnrnrnrnrnrnrn

Обеспечив в предложенном устройстве выполнение средством деления функции деления на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих светового сигнала, отличающиеся угловой ориентацией, выполнение узлом преобразования функции преобразования этих составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы, а блоком формирования выполнение функции формирования из полученных сигналов измерительного сигнала с учетом угла ориентации между парами и определения по нему измеряемой величины, мы реализуем большую точность и стабильность измерения в условиях реальной эксплуатации, в частности при воздействии температуры и вибраций.

Используя в предложенном устройстве токоведущий контур из двух и более витков, мы повысим точность измерения в диапазоне малых токов.

Используя в предложенном устройстве токоведущий контур в качестве элемента высоковольтной арматуры опорного изолятора, снабженной контактными площадками для присоединения подводящих проводов, и разместив катушку из оптического волокна непосредственно на высоковольтной арматуре, мы упростим устройство, обеспечив возможность создания трансформаторов тока на все классы напряжения.

Выполнив в предложенном устройстве токоведущий контур разъемным, мы обеспечим возможность оперативного измерения тока.

Выполнив в предложенном устройстве токоведущий контур неразъемным, мы повысим надежность трансформатора, исключив из токовой цепи дополнительные контактные соединения.

Снабдив предложенное устройство защитной оболочкой из кремнийорганической резины или другого диэлектрика, мы обеспечим его надежную защиту от внешних воздействий.

Придав защитной оболочке ребристую форму, мы снизим до необходимого уровня ток утечки по поверхности оболочки при ее загрязнении и увлажнении.

Снабдив предложенное устройство несколькими катушками из оптического волокна с различными параметрами, например числом витков или чувствительностью магнитооптического материала, часть которых предназначена для измерения тока, а другая часть - для работы релейной защиты, или для выполнения других функций, мы повысим точность измерения, увеличив диапазон измеряемого тока, и расширим функциональные возможности трансформатора.

Расположив на высоковольтной арматуре не только катушку из оптического волокна и оптически связанное с ней средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, но также и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие, мы ликвидируем дополнительную погрешность измерения угла поляризации, связанную с двойным лучепреломлением светового луча при изгибе оптического волокна на участке между чувствительным элементом и фланцем нулевого потенциала.

Если мы концы катушки из оптического волокна проведем через внутреннюю полость опорного изолятора, а оптически связанные с ней средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположим на фланце нулевого потенциала, то обеспечим защиту элементов трансформатора тока от внешних метеорологических воздействий, в том числе от увлажнения и загрязнения.

Используя для присоединения к внешней измерительной цепи соединители оптического волокна, мы обеспечим удобство эксплуатации и ремонта трансформатора тока.

Используя для присоединения к внешней измерительной цепи и герметизации внутренней полости опорного изолятора оптические элементы ввода-вывода излучения (окна, линзы), мы обеспечим дополнительную защиту элементов трансформатора тока от внешних метеорологических воздействий.

Выбрав в устройстве в качестве чувствительного элемента одномодовое оптическое волокно, мы обеспечим простоту исполнения трансформатора.

Если в устройстве в качестве чувствительного элемента мы выберем одномодовое оптическое волокно с малым внутренним двойным лучепреломлением, то повысим точность измерения.

При выборе в устройстве в качестве чувствительного элемента одномодового оптического волокна с сильным внутренним двойным лучепреломлением, преимущественно циркулярным, мы уменьшим влияние внутреннего и наведенного линейных двойных лучепреломлений и реализуем большую чувствительность и стабильность измерений, повысив устойчивость трансформатора к вибрациям и термическим напряжениям.

Установив на конце оптического волокна отражательный элемент, мы исключим зависимость выходного сигнала чувствительного элемента от формы (геометрии) катушки из оптического волокна оптического волокна. В качестве отражательного элемента может быть использовано зеркальное покрытие торца оптического волокна, нанесенное гальваническим способом, напылением в вакууме или каким-либо другим методом.

Выбрав форму катушки из оптического волокна из условия компенсации линейных двойных лучепреломлений, вызванных изгибом волокна при намотке, мы повысим точность измерений, исключив влияние двулучепреломления в волокне на состояние поляризации светового сигнала. Для этого, например, каждому участку оптического волокна, изогнутому по дуге окружности в какой-либо плоскости, должен быть сопоставлен такой же участок в перпендикулярной плоскости.

Преобразуя и передавая информацию об измеряемом токе в форме цифрового сигнала, мы повысим надежность передачи сигнала от трансформатора тока до контрольно-измерительной аппаратуры.

На фиг.1 представлена схема волоконно-оптического трансформатора тока. На фиг.2 показан вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с разъемным первичным токоведущим контуром. На фиг.3 показан вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с неразъемным первичным токоведущим контуром. На фиг.4 показана схема построения волоконно-оптического трансформатора тока с многовитковым токоведущим контуром.

схема волоконно-оптического трансформатора токасхема волоконно-оптического трансформатора тока

На фиг.1 представлена схема волоконно-оптического трансформатора тока, включающего токоведущий контур 1, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом 2 в виде катушки из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство 3 ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство 4 деления поляризованного светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих, различающиеся угловой ориентацией, а также узел 5 преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок 6 формирования измерительного сигнала с учетом угла ориентации между парами и определения по нему измеряемой величины.

Средство 3 ввода в волокно поляризованного светового сигнала, например, включает в себя источник линейно поляризованного излучения (полупроводниковый лазер), при необходимости дополнительные поляризатор, сохраняющее поляризацию оптическое волокно, фазовую пластину и соединитель оптического волокна (на фиг.1 не указаны). В состав средства 4 деления поляризованного светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих светового сигнала, например, входят соединитель оптического волокна (на фиг.1 не указан), коллимирующая линза 7 и поляризационные делители 8, 9. Преобразование составляющих светового сигнала в нормированные по интенсивности электрические сигналы осуществляется в соответствующих фотоэлектрических преобразователях 10-13 узла 5, предпочтительно состоящих из фотодиода и усилителя (на фиг.1 не обозначены). Блок 6 формирования включает в себя узел 14 фильтров нижних частот для выделения постоянных и переменных составляющих сигналов и узел 15 обработки, формирующий из полученных сигналов и их постоянных и переменных составляющих измерительный сигнал, по которому легко определяется измеряемая величина - переменный электрический ток. На фиг.1 обозначены:

i - переменный электрический ток;

I1 , I2, I3, l 4 - нормированные по интенсивности электрические сигналы;

→ - направления передачи светового и электрического сигналов;

М - измеряемый сигнал.

Для определения величины измеряемого сигнала М целесообразно использовать аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в сочетании с электронной вычислительной машиной, например, на базе персонального компьютера PC IBM.

вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с разъемным первичным токоведущим контуром.вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с разъемным первичным токоведущим контуром. показан вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с неразъемным первичным токоведущим контуром.показан вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с неразъемным первичным токоведущим контуром.

На фиг.2 показан вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с разъемным токоведущим контуром на опорном изоляторе, а на фиг.3 - вариант с неразъемным первичным токоведущим контуром (на примере конкретного исполнения). Токоведущий контур 1 волоконно-оптического трансформатора тока включает контактные площадки 16 для присоединения подводящих проводов. Токоведущий контур 1 волоконно-оптического трансформатора тока является элементом высоковольтной арматуры опорного изолятора 17, снабженного защитным покрытием 18 и фланцем 19 нулевого потенциала. Волоконно-оптический трансформатор тока включает магнитооптический чувствительный элемент в виде размещенной непосредственно на высоковольтной арматуре катушки 20 из оптического волокна с защитной оболочкой 21. Концы 22 катушки 20 проведены через внутреннюю полость опорного изолятора 17. Оптически связанные с катушкой 20 средства 23 ввода в волокно поляризованного светового сигнала и деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположены на фланце 19 нулевого потенциала, а для присоединения к внешней измерительной цепи использованы соединители 24 оптического волокна.

схема построения волоконно-оптического трансформатора тока с многовитковым токоведущим контуром.схема построения волоконно-оптического трансформатора тока с многовитковым токоведущим контуром.

На фиг.4 показана схема построения волоконно-оптического трансформатора тока с многовитковым токоведущим контуром, состоящим из П-образных отрезков токоведущей шины 25 и перемычек 26. На фиг.4 показан токоведущий контур, состоящий из четырех витков. Сходным образом может быть сформирован токоведущий контур, состоящий из произвольного числа витков.

Рассмотрим по схеме на фиг.1 принцип работы устройства по п.п.1 и 2 формулы. Измеряемый электрический ток i создает вокруг проводника 1 магнитное поле. При прохождении линейно поляризованного света от источника излучения средства 3 через находящийся в этом поле магнитооптический материал длиной l (чувствительный элемент 2) происходит вращение его плоскости поляризации на угол

происходит вращение его плоскости поляризации на угол

При выборе в качестве чувствительного элемента 2 оптического волокна, образующего n витков вокруг проводника 1 с измеряемым электрическим током i, угол α поворота плоскости поляризации света на выходе волокна составит α =Vni.

Световой сигнал, прошедший коллимирующую линзу 7, далее подается на поляризационные делители 8 и 9 средства деления 4.

При использовании одного поляризационного делителя, как правило, установленного под углом 45° к направлению поляризации падающего света, световой сигнал делится на пару взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих. В идеальном случае (при отсутствии двойных лучепреломлений, вызванных, например, термическими и механическими напряжениями) эти составляющие преобразуются в узле 5 в нормированные по интенсивности электрические сигналы Il=I0cos 2(α +45°) и I2=I 0sin2(α+45°). Здесь величина Io соответствует интенсивности света на входе поляризационного делителя 8, 9. Производя в блоке формирования 6 операции деления разности интенсивностей на их сумму, можно сформировать измерительный сигнал, зависящий только от угла поворота плоскости поляризации, а значит, и от величины измеряемого тока

М=(I1-I 2)/(I1+I2)=sin(2α )=sin(2Vni),

где М - величина измерительного сигнала,

и по нему найти измеряемую величину i=arcsin(M/2Vn).

В реальной оптической системе под воздействием внутренних и внешних факторов (линейное двойное лучепреломление в чувствительном элементе, изгибы волокна - так называемый геометрический эффект, вибрации, термические напряжения и пр.) изначально линейное состояние поляризации светового сигнала преобразуется в эллиптическое, азимутальный угол которого относительно направлений поляризационного делителя может отличаться от 45°. В итоге это ведет к смещениям "рабочей точки", и чувствительность трансформатора становится нестабильной, сильно зависящей от условий измерения.

Использование двух поляризационных делителей 8 и 9, осуществляющих деление светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих светового сигнала, отличающиеся угловой ориентацией, позволяет получить информацию о состоянии поляризации светового сигнала в волокне, то есть о величине смещения "рабочей точки". Например, для частного случая, когда угол эллиптичности  =0 и уход "рабочей точки" связан с изменениями азимутального угла вектора поляризации, алгоритм формирования измерительного сигнал М при установке поляризационных делителей с углом между направлениями поляризации пар пучков, равным ±π /4±kπ /2 (k - целое число) соответствует относительно простому выражению

rnrnrnrnrnrnrnrnrn

соответствует относительно простому выражению

Применение высоковольтного опорного изолятора 17 (фиг.2 и 3) и использование оптического волокна в качестве магнитооптического чувствительного элемента в принципе исключает возможность электрического пробоя изоляции между первичной (токоведущий контур 1) и вторичной (катушка 20 из оптического волокна) обмотками трансформатора тока и существенно облегчает условия работы воздушной изоляции между высоковольтными элементами трансформатора тока и землей (фланцем 19 нулевого потенциала).

Пример конкретного исполнения

Нами изготовлен экспериментальный образец заявленного устройства для измерения переменного электрического тока, в котором в качестве магнитооптического чувствительного элемента было выбрано одномодовое (диаметр сердцевины 4 мкм) оптическое волокно длиной 8 м, закрученное вдоль оптической оси (относительное кручение 25 оборотов/м) и образующее вокруг проводника с током катушку из 9 витков.

Катушка располагалась непосредственно на образующей одновитковый токоведущий контур высоковольтной арматуре опорного изолятора из стеклопластика с защитной оболочкой из кремнийорганической резины на класс напряжения 110 кВ. Концы катушки из оптического волокна вклеивались в стандартные оптические FC коннекторы (соединители) и были проведены через внутреннюю полость опорного изолятора к фланцу нулевого потенциала.

В качестве источника линейного поляризованного излучения использовался одномодовый лазерный диод ( =660 нм, где  - длина волны светового излучения). С выхода чувствительного элемента световой сигнал поступал на расположенные на фланце нулевого потенциала поляризационные делители с углом ориентации относительно друг друга 45°. Интенсивности световых сигналов измерялись фотодиодами, оцифровывались с помощью платы АЦП, обрабатывались на компьютере и выводились на виртуальный самописец.

Выполненные эксперименты показали возможность определения значения измеряемого переменного электрического тока с относительной погрешностью не хуже ±0,5%. В обычных условиях эксплуатации устройства все температурные изменения являются достаточно медленными. В этом случае реализация режима накопления и усреднения результатов позволит значительно повысить точность определения величины смещения "рабочей точки", а значит, уменьшить общую ошибку измерений.

Таким образом, предложенный волоконно-оптический трансформатор тока позволяют повысить точность и стабильность измерений в условиях реальной эксплуатации при воздействии температуры и вибраций. Предложенная конструкция на основе высоковольтного опорного изолятора позволяет создавать трансформаторы тока на все классы напряжения, способные длительно функционировать в условиях сложных метеорологических воздействий. Устройство имеет высокую помехоустойчивость и по своим точностным и функциональным характеристикам может найти широкое применение в области электрических измерений, в частности в измерительной технике высоких напряжений, в области релейной защиты и автоматики.

В настоящее время в соответствии с заявленным решением разрабатывается конструкторская документация для выпуска волоконно-оптических трансформаторов тока для использования в схеме коммерческого учета электроэнергии и в области релейной защиты на электрических станциях.

Литература

1. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М., Л.В.Жалалис и др. "Трансформаторы тока" - Л.: Энергия, 1980 г.

2. Патент Германии №19547021, МПК G01 R 15/24, публ. 19.06.97.

3. Dong X. P., Chu В.С.В. and Chiang К.S. An electric-current sensor employing twisted fibre with compensation for temperature and polarization fluctuations, Meas. Sci. Technol, Vol. 8, pp.606-610, 1997 г.

4. Красюк Б.А., Корнеев Г.И. Оптические системы связи и световодные датчики. Вопросы технологии. - М.: Радио и связь, 1985, 192 с.

Формула изобретения

1. Волоконно-оптический трансформатор тока, включающий токоведущий контур, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом в виде катушки из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала и определения по нему измеряемой величины, отличающийся тем, что элементы волоконно-оптического трансформатора тока размещены на опорном изоляторе с защитным покрытием, снабженном высоковольтной арматурой и фланцем нулевого потенциала, причем катушка из оптического волокна расположена на высоковольтной арматуре, при этом концы магнитооптического чувствительного элемента проведены через внутреннюю полость опорного изолятора, а оптически связанные с ним средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположены на фланце нулевого потенциала.

2. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что средство деления выполняет функцию деления светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих, различающиеся угловой ориентацией, узел преобразования выполняет функцию преобразования этих составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы, а блок формирования выполняет функцию формирования из полученных сигналов измерительного сигнала с учетом угла ориентации между парами и определения по нему измеряемой величины.

3. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что токоведущий контур состоит из двух и более витков.

4. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что токоведущий контур включает в себя элементы высоковольтной арматуры, снабженной контактными площадками для присоединения подводящих проводов, а катушка из оптического волокна размещена непосредственно на высоковольтной арматуре.

5. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что токоведущий контур выполнен разъемным.

6. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что токоведущий контур выполнен неразъемным.

7. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что он снабжен защитной оболочкой из кремнийорганической резины или другого диэлектрика.

8. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.7, отличающийся тем, что защитной оболочке придана ребристая форма.

9. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что он снабжен несколькими катушками из оптического волокна с различными параметрами, например числом витков или чувствительностью магнитооптического материала, причем часть катушек предназначена для измерения тока, а другая часть - для работы релейной защиты, или для выполнения других функций.

10. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что для присоединения к внешней измерительной цепи использованы соединители оптического волокна.

11. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что для присоединения к внешней измерительной цепи и герметизации внутренней полости опорного изолятора использованы оптические элементы ввода-вывода излучения (окна, линзы).

12. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна.

13. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.12, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна с малым внутренним линейным двойным лучепреломлением.

14. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.12, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна с сильным внутренним двойным лучепреломлением, преимущественно циркулярным.

15. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.12, в котором на одном из концов магнитооптического чувствительного элемента установлен отражатель.

16. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, в котором форма катушки из оптического волокна выбрана из условия компенсации линейных двойных лучепреломлений, вызванных изгибом волокна при намотке.

17. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что информация об измеряемом токе преобразуется и передается в форме цифрового сигнала посредством блока формирования измерительного сигнала.

Имя изобретателя: Вицинский Сергей Александрович (RU), Ловчий Игорь Леонидович (RU), Мокеев Сергей Федорович (RU), Соловьев Эдуард Павлович (RU), Ярмаркин Михаил Кириллович (RU)
Имя патентообладателя: Вицинский Сергей Александрович (RU), Ловчий Игорь Леонидович (RU), Мокеев Сергей Федорович (RU), Соловьев Эдуард Павлович (RU), Ярмаркин Михаил Кириллович (RU)
Почтовый адрес для переписки: 194356, Санкт-Петербург, ул. Композиторов, 5, кв.616, М.К. Ярмаркину
Дата начала отсчета действия патента: 07.09.2005

Разместил статью: admin
Дата публикации:  27-03-2008, 16:06

html-cсылка на публикацию
⇩ Разместил статью ⇩

avatar

Фомин Дмитрий Владимирович

 Его публикации 


Нужна регистрация

Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию
Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!

Измерительный трансформатор тока
Измерительный трансформатор тока – это прибор для измерения тока в первичной электрической сети. Необходимость применения данного устройства заключается в том, в высоковольтных электрических сетях находятся слишком большие амперные токи и напряжения, исключающие возможность использования их напрямую без контроля и преобразования, защиты автоматики и людей, так как это потребовало бы создания для каждой электрической системы дорогостоящей измерительной машины, что в условиях рынка...

Высоковольтный измерительный трансформатор тока
Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерительным высоковольтным трансформаторам тока. Сущность: трансформатор тока содержит расположенные в фарфоровой покрышке 5 первичную 1 и вторичную 2 обмотки. Вторичная обмотка 2 состоит из секций токопроводящих катушек 8 прямоугольного сечения с изоляцией, которые выполнены с магнитопроводами 9, 10. Согласно изобретению трансформатор снабжен выводами отпаек, закладками 18, изолирующими шайбами 23 из твердого материала, при этом каждая...








 

Оставьте свой комментарий на сайте

Имя:*
E-Mail:
Комментарий (комментарии с ссылками не публикуются):

Ваш логин:

Вопрос: 45+2+1+?
Ответ:*
⇩ Информационный блок ⇩

Что ищешь?
⇩ Реклама ⇩
Loading...
⇩ Категории-Меню ⇩
  • Двигатели и движители
    • Двигатели внутреннего сгорания
    • Нестандартные решения в движителях и двигателях
  • Досуг и развлечения
    • Аттракционы
    • Музыкальные инструменты
  • Деревообрабатывающая промышленность
    • Деревообрабатывающее оборудование
  • Извлечение цветных и редкоземельных металлов
    • Извлечение цветных не благородной группы металлов
    • Благородных и редкоземельных металлов
  • Летающие аппараты
  • Металлургия
    • Технологии плавки и сплавы
  • Мебель и мебельная фурнитура
  • Медицина
    • Аллергология
    • Акушерство, гинекология, сексология и сексопатолог
    • Анестезиология
    • Вирусология, паразитология и инфектология
    • Гигиена и санитария
    • Гастроэнтерология, гепатология и панкреатология
    • Гематология
    • Дерматология и дерматовенерология
    • Иммунология и вирусология
    • Кардиохирургия и кардиология
    • Косметология и парикмахерское искусство
    • Медицинская техника
      • Тренажеры
    • Наркология
    • Неврология, невропатология и неонатология
    • Нетрадиционная медицина
    • Онкология и радиология
    • Офтальмология
    • Оториноларингология
    • Психиатрия
    • Педиатрия и неонатология
    • Стоматология
    • Спортивная медицина и физкультура
    • Травматология, артрология, вертебрология, ортопеди
    • Терапия и диагностика
    • Урология
    • Фтизиатрия и пульмонология
    • Фармацевтика
    • Хирургия
    • Эндокринология
  • Насосное и компрессорное оборудование
  • Очистка воздуха и газов
    • Кондиционирование и вентиляция воздуха
  • Пчеловодство
  • Подъёмные устройства и оборудование
  • Подшипники
  • Получение и обработка топлива
    • Твердое топливо
    • Бензин и дизельное топливо
    • Обработка моторных топлив
  • Растениеводство
    • Садовый и огородный инструмент
    • Методики и способы выращивания
  • Роботизированная техника
  • Судостроение
  • Стройиндустрия
    • Строительные технологии
    • Леса, стремянки, лестницы
    • Сантехника, канализация, водопровод
    • Бетон
    • Лакокрасочные, клеевые составы и композиции
    • Ограждающие элементы зданий и сооружений
    • Окна и двери
    • Отделочные материалы
    • Покрытия зданий и сооружений
    • Строительные материалы
    • Специальные строительные смеси и композиции
    • Техника, инструмент и оборудование
    • Устройство покрытий полов
  • Средства индивидуальной защиты
  • Спортивное и охотничье снаряжение
  • Транспортное машиностроение
    • Автомобильные шины, ремонт и изготовление
  • Тепловая энергия
    • Нетрадиционная теплоэнергетика
    • Солнечные, ветровые, геотермальные теплогенераторы
    • Теплогенераторы для жидких сред
    • Теплогенераторы для газообразных сред
  • Технология сварки и сварочное оборудование
  • Устройства и способы водоочистки
    • Обработка воды
    • Опреснительные установки
  • Устройства и способы переработки и утилизации
    • Утилизации бытовых и промышленных отходов
  • Устройства и способы получения водорода и кислород
    • Способы получения и хранения биогаза
  • Удовлетворение потребностей человека
  • Холодильная и криогенная техника
  • Художественно-декоративное производство
  • Электроника и электротехника
    • Вычислительная техника
    • Проводниковые и сверхпроводниковые изделия
    • Устройства охраны и сигнализации
    • Осветительная арматура и оборудование
    • Измерительная техника
    • Металлоискатели и металлодетекторы
    • Системы защиты
    • Телекоммуникация и связь
      • Антенные системы
    • Электронные компоненты
    • Магниты и электромагниты
    • Электроакустика
    • Электрические машины
      • Электродвигатели постоянного и переменного тока
        • Управление и защита электродвигателей
  • Электроэнергетика
    • Альтернативные источники энергии
      • Геотермальные, волновые и гидроэлектростанции
      • Солнечная энергетика
      • Ветроэлектростанции
    • Электростанции и электрогенераторы
    • Использование электрической энергии
    • Химические источники тока
    • Термоэлектрические источники тока
    • Нетрадиционные источники энергии
⇩ Интересное ⇩
Упругоэластичный измерительный элемент для термометров, манометрических выключателей или манометров

Упругоэластичный измерительный элемент для термометров, манометрических выключателей или манометров Изобретение относится к упругоэластичному измерительному элементу, в частности, для термометров, манометрических выключателей или манометров.…
читать статью
Измерительная техника
Устройство для контроля качества электрической изоляции

Устройство для контроля качества электрической изоляции Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к технике электрических измерений. Устройство содержит источник испытательного…
читать статью
Измерительная техника
Виброустойчивый манометр Богданова

Виброустойчивый манометр Богданова Использование: для измерения давления на объектах, подверженных вибрациям. Изобретение позволяет обеспечить виброустойчивость манометра при…
читать статью
Измерительная техника
Устройство для защиты измерительных приборов от перегрузок

Устройство для защиты измерительных приборов от перегрузок Сущность изобретения: устройство содержит блок 1 искрозащиты, включающий стабилитрон 2, последовательно соединенные резисторы 3, 4, причем к клемме 5…
читать статью
Измерительная техника
Сигнальный манометр

Сигнальный манометр Изобретение относится к измерительной технике, а именно к сигнальным манометрам, в которых упругим чувствительным к давлению среды элементом является…
читать статью
Измерительная техника
Электрохимический сенсор и способ его получения

Электрохимический сенсор и способ его получения Изобретение может быть использовано, в частности, при определении незначительных количеств химических и биохимических веществ, таких как газы или…
читать статью
Измерительная техника
Устройство для бесконтактного измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов

Устройство для бесконтактного измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов Изобретение относится к области измерительной техники. Устройство для бесконтактного измерения удельного сопротивления полупроводникового материла,…
читать статью
Измерительная техника
Способ изготовления манометров

Способ изготовления манометров Использование: в измерительной технике при изготовлении деформационных манометров, в которых упругим чувствительным к давлению среды элементом…
читать статью
Измерительная техника
Датчик Бровина для измерения перемещений

Датчик Бровина для измерения перемещений Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к измерительной технике, в частности к преобразователям перемещений, которые могут…
читать статью
Измерительная техника
Манометрический прибор

Манометрический прибор Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления. Сущность изобретения: в прибор введена пластинчатая…
читать статью
Измерительная техника
⇩ Вход в систему ⇩

Логин:


Пароль: (Забыли?)


 Чужой компьютер
Регистрация
и подписка на новости
⇩ Ваши закладки ⇩
Функция добавления материалов сайта в свои закладки работает только у зарегистрированных пользователей.
⇩ Новые темы форума ⇩
XML error in File: http://www.ntpo.com/forum/rss.xml
⇩ Каталог организаций ⇩
- Добавь свою организацию -
XML error in File: http://www.ntpo.com/org/rss.php
⇩ Комментарии на сайте ⇩

  • Zinfira_Davletova 07.05.2019
    Природа гравитации (5)
    Zinfira_Davletova-фото
    Очень интересная тема и версия, возможно самая близкая к истине.

  • Viktor_Gorban 07.05.2019
    Способ получения электрической ... (1)
    Viktor_Gorban-фото
     У  Скибитцкого И. Г. есть более свежее  изобретение  патент  России RU 2601286  от  2016 года
     также ,  как  и это  оно  тоже  оказалось  не востребованным.

  • nookosmizm 29.04.2019
    Вселенная. Тёмная материя. Гр ... (11)
    nookosmizm-фото
    Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное  энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая  состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.
    В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.


    Никакого начала не было - вселенная, заполненная энергией ЭМ волн , существует изначально.

  • yuriy_toykichev 28.04.2019
    Энергетическая проблема решена (7)
    yuriy_toykichev-фото
    То есть, никакой энергетической проблемы не решилось от слова совсем. Так как для производства металлического алюминия, тратится уймище энергии. Производят его из глины, оксида и гидроксида алюминия, понятно что с дико низким КПД, что бы потом его сжечь для получения энергии, с потерей ещё КПД ????
    Веселенькое однако решение энергетических проблем, на такие решения никакой энергетики не хватит.

  • Andrey_Lapochkin 22.04.2019
    Генератор на эффекте Серла. Ко ... (3)
    Andrey_Lapochkin-фото
    Цитата: Adnok
    Вместо трудновыполнимых колец, я буду использовать,цилиндрические магниты, собранные в кольцевой пакет, в один, два или три ряда. На мой взгляд получиться фрактал 1 прядка. Мне кажется, что так будет эффективней, в данном случае. И в место катушек, надо попробывать бифиляры или фрактальные катушки. Думаю, хороший будет эксперимент.

    Если что будет получаться поделитесь +79507361473

  • nookosmizm 14.04.2019
    Вселенная. Тёмная материя. Гр ... (11)
    nookosmizm-фото
    Проблема в том, что человечество зомбировано религией, что бог создал всё из ничего. Но у многих не хватает ума подумать, а кто создал бога? Если бога никто не создавал - значит он существует изначально. А почему самому космосу и самой вселенной как богу-творцу - нельзя существовать изначально? 
    Единственным творцом материального мира, его составной субстанцией, источником движения и самой жизни является энергия космоса, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и полагается богу заполнено всё космическое пространство, включая атомы и клетки.


    В начале было то, что есть сейчас. 

  • alinzet 04.04.2019
    Новая теория мироздания - прир ... (5)
    alinzet-фото
    Но ведь это и есть эфир а не темная материя хотя эфир можете называть как вам угодно и суть от этого не изменится 

  • valentin_elnikov 26.03.2019
    Предложение о внедрении в прои ... (7)
    valentin_elnikov-фото
    а м?ожет лампочку прямо подключать к силовым линиям,хотя они и тонкие

  • serzh 12.03.2019
    Вода - энергоноситель, способн ... (10)
    serzh-фото
    От углеводородов кормится вся мировая финансовая элита, по этому они закопают любого, кто покусится на их кормушку. Это один. Два - наличие дешевого источника энергии сделает независимым от правительств стран все население планеты. Это тоже удар по кормушке.

  • nookosmizm 06.03.2019
    Вселенная. Тёмная материя. Гр ... (11)
    nookosmizm-фото
    Вначале было то, что существует изначально и никем не создавалось. А это
    - безграничное пространство космоса
    - безграничное время протекания множества процессов различной длительности
    - электромагнитная энергия, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и положено творцу (богу) материального мира, заполнено всё безграничное пространство космоса, из энергии ЭМВ состоят атомы и клетки, то есть материя.
    Надо различать материю и не материю. Материя - это то, что состоит из атомов и клеток и имеет массу гравитации, не материя - это энергия ЭМ волн, из которых и состоит материя

⇩ Топ 10 авторов ⇩
pi31453_53
Публикаций: 9
Комментариев: 0
agrohimwqn
Публикаций: 0
Комментариев: 0
agrohimxjp
Публикаций: 0
Комментариев: 0
Patriotzqe
Публикаций: 0
Комментариев: 0
kapriolvyd
Публикаций: 0
Комментариев: 0
agrohimcbl
Публикаций: 0
Комментариев: 0
Patriotjpa
Публикаций: 0
Комментариев: 0
kapriolree
Публикаций: 0
Комментариев: 0
gustavoytd
Публикаций: 0
Комментариев: 0
Mihaelsjp
Публикаций: 0
Комментариев: 0
⇩ Лучшее в Архиве ⇩

Нужна регистрация
⇩ Реклама ⇩

Внимание! При полном или частичном копировании не забудьте указать ссылку на www.ntpo.com
NTPO.COM © 2003-2021 Независимый научно-технический портал (Portal of Science and Technology)
Содержание старой версии портала
  • Уникальная коллекция описаний патентов, актуальных патентов и технологий
    • Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электроэнергии
    • Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения тепловой энергии
    • Двигатели, работа которых основана на новых физических или технических принципах работы
    • Автомобильный транспорт и другие наземные транспортные средства
    • Устройства и способы получения бензина, Дизельного и других жидких или твердых топлив
    • Устройства и способы получения, хранения водорода, кислорода и биогаза
    • Насосы и компрессорное оборудование
    • Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки
    • Устройства и способы переработки и утилизации
    • Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов
    • Инновации в медицине
    • Устройства, составы и способы повышения урожайности и защиты растительных культур
    • Новые строительные материалы и изделия
    • Электроника и электротехника
    • Технология сварки и сварочное оборудование
    • Художественно-декоративное и ювелирное производство
    • Стекло. Стекольные составы и композиции. Обработка стекла
    • Подшипники качения и скольжения
    • Лазеры. Лазерное оборудование
    • Изобретения и технологии не вошедшие в выше изложенный перечень
  • Современные технологии
  • Поиск инвестора для изобретений
  • Бюро научных переводов
  • Большой электронный справочник для электронщика
    • Справочная база данных основных параметров отечественных и зарубежных электронных компонентов
    • Аналоги отечественных и зарубежных радиокомпонентов
    • Цветовая и кодовая маркировка отечественных и зарубежных электронных компонентов
    • Большая коллекция схем для электронщика
    • Программы для облегчения технических расчётов по электронике
    • Статьи и публикации связанные с электроникой и ремонтом электронной техники
    • Типичные (характерные) неисправности бытовой техники и электроники
  • Физика
    • Список авторов опубликованных материалов
    • Открытия в физике
    • Физические эксперименты
    • Исследования в физике
    • Основы альтернативной физики
    • Полезная информация для студентов
  • 1000 секретов производственных и любительских технологий
    • Уникальные технические разработки для рыбной ловли
  • Занимательные изобретения и модели
    • Новые типы двигателей
    • Альтернативная энергетика
    • Занимательные изобретения и модели
    • Всё о постоянных магнитах. Новые магнитные сплавы и композиции
  • Тайны космоса
  • Тайны Земли
  • Тайны океана
Рейтинг@Mail.ru