электромагнитное устройство для отображения состояния коммутационного аппарата на диспетчерском щите

Формула изобретения

Электромагнитное устройство для отображения состояния коммутационного аппарата на диспетчерском щите, включающее сердечник с обмотками и сигнальную пластинку с осью, отличающееся тем, что ось сигнальной пластинки прикреплена к оси постоянного магнита, выполненного в форме прямоугольной призмы, которая расположена перпендикулярно плоскости наиболее длинной стороны постоянного магнита в точке физического равновесия и установлена параллельно двум концам U-образного сердечника на одинаковом расстоянии от них в точке, где образуется прямой угол от лучей, направленных на концы сердечника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроэнергетике и может использоваться при создании средств визуального информирования диспетчера энергосистемы или другого энергообъекта на мнемоническом диспетчерском щите о состоянии (включено - отключено) коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей, заземляющих ножей).

Известно средство отображения состояния коммутационных аппаратов на диспетчерском щите - проекционный мнемощит, состоящий из нескольких проекционных экранов, каждый из которых управляется от отдельного компьютера. На проекционном мнемощите можно отобразить любое состояние коммутационных аппаратов в темпе реального времени (ж. Современные технологии автоматизации, N 3, 1999 г., с. 50), однако постоянно мерцающий экран вызывает быстрое утомление зрения диспетчеров и раздражение. Кроме того, такое решение имеет очень высокую стоимость.

Известно средство отображения состояния коммутационных аппаратов на диспетчерском щите - двуцветные светодиоды, расположенные на мнемоническом изображении коммутационного аппарата. Красное свечение обозначает отключенное состояние коммутационного аппарата, зеленое - включенное. Управление светодиодами осуществляется от цифроаналоговых преобразователей, которые управляются или от средств телемеханики, или от компьютера. Изменение состояния коммутационного аппарата с одного на другое сопровождается переводом светодиода в мигающий режим (реализовано в Иркутской энергосистеме). Щит со светодиодами в нормальной ситуации может находиться в разных режимах, например все светодиоды включены, тогда в любой момент времени диспетчер имеет перед глазами реальную картину состояния коммутационных аппаратов. Однако постоянное свечение множества разноцветных светодиодов создает раздражающий эффект и утомление для зрения. Если в нормальной ситуации все световоды отключены, а высвечиваются только в режиме переключений коммутационных аппаратов светодиоды одной подстанции, тогда раздражающий и утомляющий эффекты устраняются. Однако информативность щита существенно теряется.

Известно средство отображения состояния коммутационных аппаратов на диспетчерском щите - механический поворотный ключ с контактами и лампочкой, на которую поступает сигнал от телемеханического устройства, когда коммутационный аппарат изменяет свое состояние, лампочка загорается и диспетчер вручную переводит ключ из горизонтального положения в вертикальное или наоборот (горизонтальное положение соответствует состоянию "отключено"), лампочка при этом гаснет. Большинство диспетчерских щитов в энергетике России выполнено по этому принципу и продолжают выполняться (ж. Приборы и системы управления, N 11, 1996 г., с. 8). Перевод ключей на щите из одного положения в другое позволяет отображать состояние коммутационных аппаратов. Однако такое решение требует от диспетчера ручных манипуляций на щите. При больших размерах щита, а в энергосистемах щиты достигают высоты 3.3-4 метра, возникают проблемы перевода ключей на большой высоте, что вызывает необходимость применения дополнительных технических средств - стремянки, штанги и т.п. Кроме того, в аварийной ситуации диспетчер порой не имеет возможности вовремя произвести перевод ключей в другое положение, при этом ухудшается информативность щита.

Известен сигнальный прибор типа ПС (Жуков А.П. Электрооборудование вторичных цепей и их монтаж. М. -Л.: Госэнергоиздат, 1961, стр. 42), который используют для дистанционной сигнализации положения разъединителей. Прибор содержит два электромагнита и легкий подвижный якорек, к оси которого присоединена черная пластинка на белом фоне. При подаче напряжения на катушку одного электромагнита подвижный якорек притягивается к нему и поворачивает пластинку, например, в горизонтальное положение. При подаче напряжения на катушку другого электромагнита якорек притягивается к нему и поворачивает пластинку в вертикальное. В случае отсутствия напряжения на катушках обоих электромагнитов полоска устанавливается под углом 45 градусов к линии мнемосхемы силой пружины.

Сигнальный прибор ПС взят за прототип. Перевод подвижных пластинок на мнемосхеме щита из одного положения в другое позволяет дистанционно отображать состояния коммутационных. Однако для удержания пластинок в нужных положениях (горизонтально или вертикально) необходимо обеспечить постоянную подачу напряжения на катушки электромагнитов, что делает щит энергозатратным. Кроме того, если отображать с помощью данного прибора состояние и выключателей, и разъединителей, то существенно снижается надежность щита, так как любое нарушение электропитания щита приведет к полной потере информации на мнемосхеме щита.

Техническая задача изобретения состоит в повышении надежности отображения состояния коммутационного аппарата на диспетчерском щите и уменьшении энергозатратности щита.

Указанный технический результат достигается тем, что в электромагнитном устройстве, включающем сердечник с обмотками и сигнальную пластинку с осью, ось сигнальной пластинки прикреплена к оси постоянного магнита, выполненного в форме прямоугольной призмы, которая расположена перпендикулярно плоскости наиболее длинной стороны постоянного магнита в точке физического равновесия и установлена параллельно двум концам U-образного сердечника на одинаковом расстоянии от них в точке, где образуется прямой угол от лучей, направленных на концы сердечника.

Отличие от прототипа заключается в новой форме удержания пластинки в горизонтальном или вертикальном положении. Это обуславливает соответствие технического решения критерию "новизна".

Постоянное напряжение одной полярности, поданное в течение небольшого времени (например, 1 с) на последовательно соединенные обмотки сердечника электромагнита, создает магнитный поток, который ориентирует постоянный магнит на его оси, например, в горизонтальное положение. Импульс напряжения другой полярности создает магнитный поток, который повернет магнит на 90 градусов в вертикальное положение. При этом магнит будет удерживаться в одном из крайних положений за счет его притяжения к металлу сердечника до тех пор, пока в электромагните не будет создан магнитный поток другой полярности. В упрощенном варианте достаточно одной обмотки и постоянного магнита таблеточного типа, встроенного в пластину, которая в точке физического равновесия присоединена к оси. Создание импульсов напряжения нужной полярности легко реализуется с помощью контроллеров.

Благодаря указанной новой совокупности существенных признаков обеспечивается новый технический результат, заключающийся в повышении надежности отображения состояния коммутационного аппарата на диспетчерском щите и уменьшении энергозатратности щита.

На чертеже представлены вид сверху и принципиальная схема устройства.

Сигнальная пластинка 1 прикреплена к оси 2, которая присоединена к постоянному магниту 3. Ось 2 расположена параллельно концам U-образного сердечника 4, на котором расположены обмотки 5. Ось 2 расположена на одинаковом расстоянии от концов сердечника 4 в точке, где образуется прямой угол от лучей, направленных на концы сердечника. Пластина 1 расположена с передней стороны квадратного мозаичного элемента 5 сетки щита 7.

Устройство работает следующим образом: на выводы обмоток 5 подается импульс напряжения определенной полярности, в сердечнике 4 возникает магнитный поток. Если полярность возникшего электромагнита будет совпадать с полярностью постоянного магнита 3, то последний будет оттолкнут от одного конца сердечника и притянут к другому концу сердечника, то есть повернется на угол 90 градусов. Между сердечником и механически уравновешенным постоянным магнитом существует небольшой воздушный зазор, поэтому для поворота магнита необходимо небольшое усилие, а значит, и небольшой электрический ток. Поворот магнита вызовет поворот пластинки 1 на 90 градусов. Подача напряжения другой полярности обеспечит поворот магнита и плоскости в другую сторону на 90 градусов.

Подобное электромагнитное устройство имеет небольшие размеры и невысокую стоимость и легко может быть вмонтировано в мозаичные ячейки диспетчерских щитов размером 25х25, 40х40 мм, имеющихся в энергосистемах, на электростанциях, на предприятиях электрических сетей и на других энергообъектах.

Общее исполнение мозаичного щита может быть следующим. Каждый коммутационный аппарат на мнемосхеме обозначен соответствующим символом по ГОСТу, в центре символа находится пластинка 1 в горизонтальном или вертикальном положении, для разъединителей и заземляющих ножей меньшего размера, чем для выключателей. В одном из углов мозаичной ячейки коммутационного аппарата расположен световод красного свечения. Управление электромагнитным устройством каждого коммутационного аппарата осуществляется от средств телемеханики или цифроаналогового преобразователя с компьютера, на котором имеется полная мнемосхема всего энергообъекта. Любое действие с коммутационным аппаратом на энергообъекте сопровождается поворотом полоски 1 и загоранием красного светодиода. Диспетчер обращает внимание на светодиод и действием с компьютера гасит его. Все действия как телемеханики, так и диспетчера фиксируются в протоколах и накапливаются в архивах.

Такое исполнение щита обеспечивает в реальном времени полную информативность диспетчеру о состоянии коммутационных аппаратов на энергообъекте. Раздражающее и утомляющее влияние щита отсутствует, разработано программное обеспечение, позволяющее управлять устройством как от аппаратуры телемеханики, так и с мнемосхемы на экране компьютера.