СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ДВОЙНОГО РОДА ТОКА Российский патент 2021 года по МПК G01R31/52 G01R27/18 

Предполагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите и предназначено для повышения безопасности в электрических сетях двойного рода тока с изолированной нейтралью.

Известны способы контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, основанные на измерении тока утечки от вспомогательного источника тестового напряжения, при которых в контролируемую сеть через звезду резисторов подают тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов специальной формы, производят измерение тока утечки в течение части времени действия импульса, соответствующей заряженной до постоянного напряжения емкости контролируемой сети, производят вычисление сопротивления изоляции, сравнивают полученное значение с допустимым значением и при уменьшении измеренного сопротивления изоляции ниже допустимого значения производят отключение электрической сети (Патент РФ №2144679. МКИ G01R 27/18, Н02Н 3/16 - Опубл. 20.01.2000. Бюл. №2; Патент РФ №2321008, МПК G01R 27/16, 2006 г.; Патент РФ №2437109, МПК G01R 27/18, 2011 г.; Патент РФ №2722468. МПК G01R 27/18; Н02Н 3/16. Патент РФ №2725898. МПК G01R 27/18. Опубл. 07.07.2020. Бюл. №19; Опубл. 01.06.2020. Бюл. №16; Авторское свидетельство СССР №1737363, МПК G01R 27/18, 1992 г.).

В известных способах измерение сопротивления изоляции производится циклически с использованием источника тестового напряжения в виде периодической последовательности импульсов специальной формы. В каждом цикле предусматривается два основных этапа: заряд емкости сети до заданного постоянного напряжения и непосредственное измерение тока утечки в установившемся для постоянного тока режиме в электрической сети. Далее по измеренным значениям токов утечки при положительном и отрицательном напряжениях вычисляют сопротивление изоляции, которое сравнивают с допустимым значением. При уменьшении сопротивления ниже допустимого значения производится отключение электрической сети.

В случае возникновении тока утечки через измерительный резистор протекают токи, вызванные как тестовым напряжением, так и в зависимости от места утечки, напряжениями фаз контролируемой сети или цепи постоянного тока. При этом определяется только сопротивление изоляции, но не идентифицируется цепь, в которой произошло нарушение изоляции.

Следовательно, недостатками известных способов контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока являются ограниченные функциональные возможности, т.к. они не позволяют определить цепь, в которой произошло нарушение изоляции.

Из известных способов наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, при котором формируют тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов с периодом следования Т, равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т = kT_c, где k = 2, 4,…, подключают тестовое напряжение через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал u_и(t) путем коррекции в сигнал u_к(t) по формуле

где ε - малый интервал времени; τ - временной интервал, ; вычисляют скользящее среднее значение сигнала u_к(t) на интервале, равном периоду Т_с напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции rиз, сравнивают полученное значение с уставкой R₀ и при r_из < R₀ производят отключение электрооборудования, тестовое напряжение формируют в виде последовательности импульсов

где U₁, U₂ - постоянные напряжения, U₁ > U₂; вычисляют сопротивление изоляции по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора (Патент РФ №2732790. МПК G01R 27/18 (2020.05); Н02Н 3/00 (2020.05). Опубл. 22.09.2020. Бюл. №27).

Способ основан на измерении тока утечки от вспомогательного источника тестового напряжения в виде периодической последовательности импульсов вида

где U₁, U₂ - постоянные напряжения, U₁>U₂; τ - временной интервал, Т - период следования импульсов тестового напряжения, . Тестовое напряжение подключают через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал u_и(t) в соответствии с уравнением

Время непосредственного измерения тока утечки обычно принимается равным одному или нескольким периодам напряжения контролируемой сети с целью обеспечения помехоустойчивого измерения. В случае возникновении утечки в сети через измерительный резистор протекают токи, вызванные как тестовым напряжением, так и в зависимости от места утечки напряжениями фаз контролируемой сети или цепи постоянного тока. При этом определяется только сопротивление изоляции, но не идентифицируется цепь, в которой произошло нарушение изоляции.

Следовательно, недостатком известного способа контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока являются ограниченные функциональные возможности, т.к. не определяется цепь, в которой произошло нарушение изоляции.

Цель предполагаемого изобретения- расширение функциональных возможностей способа контроля сопротивления изоляции путем идентификации цепи с нарушением сопротивления изоляции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, при котором формируют тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов с периодом следования Т, равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т = kT_c, где k = 2, 4,…, подключают тестовое напряжение через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал u_и(t) путем коррекции в сигнал u_к(t) по формуле

где ε - малый интервал времени; τ - временной интервал, ; вычисляют скользящее среднее значение сигнала u_к(t) на интервале, равном периоду Т_c напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции rиз, сравнивают полученное значение с уставкой R₀ и при r_из ≤ R₀ производят отключение электрооборудования, дополнительно формируют тестовое напряжение в виде последовательности импульсов

где U₁, U₂, U₃ - постоянные напряжения, U₁ > U₂ > U₃; сопротивление изоляции вычисляют по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора, измеряют текущее среднее за период питающей сети значение напряжения на измерительном резисторе, фиксируют в конце каждого интервала времени + τ < t ≤ Т значение , сравнивают значение с пороговым значением U₀, сравнивают сопротивление изоляции rиз с номинальным значением сопротивления изоляции R_н, и при r_из < R_н идентифицируют снижение сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если < U₀, шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если > U₀; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если < -U₀.

По сравнению с наиболее близким аналогичным решением предлагаемое техническое решение имеет следующие новые признаки (операции):

- формируют тестовое напряжение в виде последовательности импульсов

где U₁, U₂, U₃ - постоянные напряжения, U₁ > U₂ > U₃;

- сопротивление изоляции вычисляют по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора;

- измеряют текущее среднее за период питающей сети значение напряжения на измерительном резисторе;

- фиксируют в конце каждого интервала времени + τ < t ≤ Т значение

- сравнивают измеренное значение с пороговым значением U₀;

- сравнивают сопротивление изоляции rиз с номинальным значением сопротивления изоляции R_н и при r_из < R_н;

- при r_из < R_н идентифицируют снижение сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если < U₀; шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если > U₀; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если < -U₀.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».

При реализации предполагаемого изобретения расширяются функциональные возможности способа контроля сопротивления изоляции. Это достигается за счет идентификации цепи, в которой произошло нарушение сопротивления изоляции. Благодаря этому обеспечивается возможность быстрого устранения неисправности в электрической сети. Следовательно, предлагаемый способ обеспечивает повышение технического уровня контроля электрического сопротивления изоляции и надежности защиты электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».

По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области измерительной техники и релейной защиты.

Операции:

- формируют тестовое напряжение в виде последовательности импульсов

где U₁, U₂, U₃ - постоянные напряжения, U₁ > U₂ > U₃;

- сопротивление изоляции вычисляют по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора;

- измеряют текущее среднее за период питающей сети значение напряжения на измерительном резисторе;

- фиксируют в конце каждого интервала времени + τ < t ≤ T значение ;

- сравнивают измеренное значение с пороговым значением U₀;

- при r_из ≤ R₀ идентифицируют нарушение сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если < U₀; шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если > U₀; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если < -U₀, в известных способах аналогичного назначения не обнаружены.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана упрощенная принципиальная схема трехфазной электрической сети, поясняющая способ контроля сопротивления изоляции и защитного отключения электрической сети при наличии в сети управляемого выпрямителя УВ. На фиг. 2 показана осциллограмма тестового напряжения. На фиг. 3 приведены упрощенные схемы электрической сети, поясняющие процессы контроля сопротивления изоляции. На фиг. 4 приведены осциллограммы процессов, поясняющие способ контроля сопротивления изоляции.

На фиг. 1 обозначено: 1 - источник трехфазного переменного напряжения Е_c; 2, 3 и 4 - добавочные резисторы, сопротивления добавочных резисторов r_тА=r_тВ=r_тС=r_т; 5 - источник тестового напряжения u_т(t); 6 - измерительный резистор сопротивлением r₀; 7 - датчик напряжения контролируемой сети; 8 - усилитель; 9, 11 и 14 - сопротивления изоляции фаз А, В и С контролируемой сети соответственно r_A, r_B, r_C; 10, 12 и 15 – емкости фаз А, В и С контролируемой сети соответственно С_A, C_B, C_c; 13 - микроконтроллер; 16 - управляемый выпрямитель; 17 - монитор; 18 и 20 - сопротивления изоляции сети постоянного тока (для фидеров, подключенных к положительному и отрицательному полюсам тиристорного выпрямителя ТВ) соответственно r_п1, r_п2; 19 и 21 - емкости цепи постоянного тока; С_п1, С_п2; 22 - исполнительный орган ИО; 23 - комплексное сопротивление нагрузки управляемого выпрямителя Z_н.

Напряжение от источника 5 через звезду добавочных резисторов 2, 3 и 4 поступает в контролируемую трехфазную сеть. Ток, протекающий в контуре: «источник тестового сигнала» u_т(t) - добавочные резисторы 2, 3 и 4 - сопротивление изоляции - земля, контролируется по величине падения напряжения на измерительном резисторе 6 (r₀). Напряжение с измерительного резистора 6 через усилитель 8 поступает на вход микроконтроллера 13. Величина сопротивления изоляции вычисляется в зависимости от измеренного падения напряжения на измерительном резисторе 6 и известного тестового напряжения. На мониторе 17 отображается текущее значение сопротивления изоляции и выводится информация о цепи, в которой произошло снижение сопротивления изоляции. Исполнительный орган ИО 22, управляющий вход которого соединен с выходом микроконтроллера МК 13, предназначен для отключения защищаемого участка сети.

Алгоритм идентификации сопротивления поясняется с помощью эквивалентных схем, показанных на фиг. 3. На фиг. 3а приведена схема сети при снижении сопротивления изоляции одной из фаз, например, А, в цепи переменного тока. На схеме обозначено: 23 - измерительный резистор r₀; 24 -управляемый источник тестового напряжения; 25 - добавочный резистор; 28 - емкость С сети; 26 - сопротивление изоляции цепи переменного тока контролируемой сети. В этом случае r_из=r_А. На фиг. 3б приведена эквивалентная схема сети при снижении сопротивления изоляции положительной шины цепи переменного тока. На схеме обозначено: 28 - источник переменного напряжения; 29 - измерительный резистор r₀; 30 - управляемый источник тестового напряжения; 31 - добавочный резистор; 32 - управляемый выпрямитель; 33 - емкость С сети переменного тока; 34 - шина с положительным потенциалом цепи постоянного тока; 35 - шина с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока; 36 - сопротивление изоляции шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока r_=r_из; 37 - емкость С₊ положительной шины постоянного тока; 38 - емкость С_{_} шины постоянного тока с отрицательным потенциалом.

В микроконтроллере 13 выполняется формирование сигнала управления источником тестового напряжения 5. Форма тестового сигнала показана на фиг. 2 и фиг. 4а. Тестовое напряжение u_т(t) представляет собой последовательность импульсов специальной формы.

В интервале времени 0 < t ≤ τ напряжение u_т(t)=U₁ (фиг. 4а) обеспечивает ускоренный процесс перехода электрической системы в установившееся состояние, а именно, форсированный заряд емкостей в цепях переменного и постоянного тока. В момент времени t = τ постоянная оставляющая напряжения на емкости достигает значения u_e(τ) ≈ U₂. В интервале времени τ < t ≤ источник тестового напряжения 5 формирует напряжение u_т(t) = U₂. В течение интервала времени τ < t ≤ ток, протекающий через измерительный резистор 6, при условии r₀ << r_т, определяется выражением

где - постоянная времени цепи заряда;

U_п - напряжение участка сети постоянного тока;

ξ(t) - составляющая тока утечки, вызванная напряжениями фаз контролируемой сети и представляющая собой гармонический сигнал со случайной амплитудой, т.е. центрированный случайный процесс;

ζ(t) - составляющая тока, протекающего через измерительный резистор, и обусловленная переходным процессом при переключении тестового напряжения,

ΔU = U₂-u_e(τ) - разность постоянной составляющей напряжения на емкости и тестового напряжения.

Напряжение ΔU << U₂, a ζ(t) - монотонно убывающая функция.

При происходит ускоренный разряд емкости. В момент времени постоянная оставляющая напряжения на емкости достигает значения .

В течение интервала времени + τ < t ≤ Т ток, протекающий через измерительный резистор 6, определяется выражением

где ΔU' - разность постоянной составляющей напряжения заряженной емкости и тестового напряжения u_т(t)=0 в момент времени .

Падение напряжения на измерительном сопротивлении 6 равно Осциллограмма падения напряжения u(t) на измерительном резисторе показана на фиг. 4б. Напряжение u(t) через усилитель 8 поступает на вход контроллера 13. Далее в математических выражениях для упрощения коэффициент передачи усилителя 8 принимается равным 1. В микроконтроллере 13 выполняется обработка данных. Формируется сигнал путем задержки сигнала u(t) на половину периода тестового напряжения. Осциллограмма сигнала u_з(t) показана на фиг. 4в. Далее в микроконтроллере 13 вычисляется разность u_и(t)=u(t)-u_з(t).

Осциллограмма сигнала показана на фиг 4г. Сигнал u_и(t) корректируется в соответствии с уравнением

Осциллограмма скорректированного сигнала u_к(t) показана на фиг. 4д. Коррекция выполняется для исключения из процедуры обработки сигнала составляющих, соответствующих заряду емкости сети. При 0 < t ≤ τ сигналу u_к(t) присваивается постоянное значение u_и(-ε), зафиксированное в конце второго полупериода предыдущего цикла измерения. При сигналу u_к(t) присваивается постоянное значение - .

В интервале сигнал u_к(t) равен

В случае, если период тестового напряжения Т равен целому четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т₀, составляющие тока утечки, обусловленные напряжениями фаз контролируемой сети,

С учетом (3) и (4) выражение (2) принимает вид

Аналогично в интервале сигнал u_к(t) равен

С учетом выражений (5) и (6), а также монотонно-убывающего характера функции ζ(t), значения сигнала u_к(t) в интервалах 0 < t ≤ τ и при допущении ζ(t) ≈ 0, равны соответственно:

Таким образом, за счет операций задержки сигнала, пропорционального току утечки, на половину периода тестового напряжения, и вычитания задержанного сигнала из исходного обеспечивается, во-первых, инвариантность результата измерения по отношению к напряжению сети постоянного тока, и, во-вторых, компенсация в измерительном сигнале составляющей тока утечки, обусловленной напряжением контролируемой сети.

При усреднении скорректированного сигнала u_к(t) на скользящем интервале, равном периоду напряжения контролируемой сети, формируется сигнал

Решение уравнения (7) относительно rиз дает формулу для вычисления сопротивления изоляции

Осциллограмма усредненного сигнала показана на фиг. 4е.

Процедура вычисления значения сопротивления изоляции в соответствии с формулой (8) выполняется микроконтроллером 13. Микроконтроллер непрерывно формирует сигнал, пропорциональный усредненному за период напряжения контролируемой сети сопротивлению изоляции. При этом задержка в определении факта снижения сопротивления изоляции и, следовательно, срабатывании зашиты, не превышает . Результат вычисления сопротивления изоляции, а также факт нарушения изоляции, отображаются на мониторе 17.

В микроконтроллере 13 также выполняется вычисление текущего среднего значения напряжения на измерительном резисторе 6 на интервале, равном периоду напряжения питающей сети, по формуле

При снижении сопротивления изоляции в цепи переменного тока (фиг. 3а) напряжение цепи постоянного тока не оказывает существенного влияния на процесс контроля сопротивления изоляции. Выражение для среднего значения напряжения на измерительном резисторе 6 на интервале с учетом уравнения (1) имеет вид

Так как ξ(t) - центрированная случайная функция с периодом Т_c, a ζ(t) - монотонно убывающая функция, то при текущее среднее

Осциллограмма сигнала для случая сниженного сопротивления изоляции в цепи переменного тока показана на фиг. 4ж.

При снижении сопротивления изоляции в цепи постоянного тока (фиг. 3б) выражение для среднего значения напряжения на измерительном резисторе 6 на интервале с учетом уравнения (1) имеет вид

При значение , поэтому

Следовательно, при снижении сопротивления изоляции шины с положительным потенциалом, т.е. при U_п > 0 в интервале текущее среднее значение напряжения на измерительном резисторе > 0. При U_п < 0 в интервале значение < 0.

Процедура вычисления текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении в соответствии с формулой (9) выполняется микроконтроллером 13. Микроконтроллер 13 непрерывно вычисляет сигнал , производит формирование отсчетов в моменты времени, соответствующие окончанию каждого периода тестового напряжения, т.е. t = Т, сравнение значения с пороговым значением U₀. Если < U₀, идентифицируется снижение сопротивления изоляции цепи переменного тока, если > U₀, то идентифицируется снижение сопротивления изоляции шины с положительным потенциалом, если < -U₀ идентифицируется снижение сопротивления изоляции шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока. Результат идентификации отображается на мониторе 17. Алгоритм формирования сигнала аварийного отключения содержит:

- вычисление значения эквивалентного сопротивления изоляции rиз;

- сравнение r_из с уставкой R₀ (например, 10 кОм);

- формирование сигнала отключения для исполнительного органа 21.

Таким образом, предлагаемый способ контроля сопротивления изоляции и защитного отключения электрической сети обеспечивает расширение функциональных возможностей контроля сопротивления изоляции путем идентификации цепи, в которой произошло нарушение сопротивления изоляции.

С целью подтверждения положительного эффекта при использовании предлагаемого технического решения выполнено моделирование устройства с помощью MATLAB-Simulink. Параметры моделируемой системы: E_c=220B; U₁=170B U₂=120B; U₃=50В; С_A=С_B=С_C=0,8 мкФ; С₊=С_-=0,05 мкФ; r_т=10кОм; r₀=5 Ом. Период тестового напряжения составляет 0,08 с; τ=0,012 с.

На фиг. 5а показаны осциллограммы тестового напряжения u_т(t), и скорректированный сигнал u_к(t), а на фиг. 5б приведены осциллограммы тестового напряжения u_т(t), напряжения на измерительном сопротивлении u(t) и текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении при снижении сопротивления изоляции цепи переменного тока в момент времени t = 0,15 с скачком с 1Мом до 8 кОм.

На фиг. 6а показаны осциллограммы тестового напряжения u_т(t), и скорректированный сигнал uк(t), а на фиг. 6б приведены осциллограммы тестового напряжения u_т(t), напряжения на измерительном сопротивлении u(t) и текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении при снижении сопротивления изоляции шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока в момент времени t = 0,15 с скачком с 1 Мом до 8 кОм.

На фиг. 7а показаны осциллограммы тестового напряжения u_т(t), и скорректированный сигнал u_к(t), а на фиг. 7б приведены осциллограммы тестового напряжения u_т(t), напряжения на измерительном сопротивлении u(t) и текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении при снижении сопротивления изоляции шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока в момент времени t = 0,15 с скачком с 1 Мом до 8 кОм.

Время переходного процесса для сигнала u_к(t) при снижении сопротивления изоляции составляет 0,04 с, т.е. половину периода тестового напряжения.

Значения текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении в конце интервала отмечены кружочками.

При нарушении изоляции в цепи переменного тока значение ≈ 0. При нарушении изоляции шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока значение > 0. При нарушении изоляции шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока значение < 0.

Таким образом, за счет идентификации участка сети со сниженным сопротивлением изоляции обеспечивается расширение функциональных возможностей способа контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока.

Следовательно, использование в предлагаемом способе контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, при котором формируют тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов с периодом следования Т, равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т = kT_c, где k=2,4,…, подключают тестовое напряжение через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал u_и(t) путем коррекции в сигнал u_к(t) по формуле

где ε - малый интервал времени; τ - временной интервал, ; вычисляют скользящее среднее значение сигнала u_к(t) на интервале, равном периоду Т_с напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции rиз, сравнивают полученное значение с уставкой R₀ и при r_из ≤ R₀ производят отключение электрооборудования, дополнительно формирования тестового напряжение в виде последовательности импульсов

где U₁, U₂, U₃ - постоянные напряжения, U₁ > U₂ > U₃; сопротивление изоляции вычисляют по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора, измерения текущего среднего за период питающей сети значения напряжения на измерительном резисторе, фиксации в конце каждого интервала времени значения , сравнения значения с пороговым значением U₀, при r_из ≤ R₀ идентификации нарушения сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если < U₀, шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если > U₀; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если < -U₀, расширяет функциональные возможности контроля электрического сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью.

Использование предлагаемого технического решения в электрических системах различного назначения позволит повысить надежность и безопасность работы электрооборудования.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите. Техническим результатом является повышение безопасности в электрических сетях двойного рода тока с изолированной нейтралью. Способ заключается в измерении тока утечки от вспомогательного источника тестового напряжения в виде периодической последовательности импульсов, тестовое напряжение подключают через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал Т/2 сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал u_и(t) путем коррекции в сигнал u_к(t), вычисляют скользящее среднее значение сигнала u_к(t) на интервале, равном периоду Т_c напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции. 7 ил.

Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, при котором формируют тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов с периодом следования Т, равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т = kT_c, где k = 2, 4,…, подключают тестовое напряжение через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал u_и(t) путем коррекции в сигнал u_к(t) по формуле

где ε - малый интервал времени; τ - временной интервал, ; вычисляют скользящее среднее значение сигнала u_к(t) на интервале, равном периоду T_c напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции r_из, сравнивают полученное значение с уставкой R₀ и при r_из ≤ R₀ производят отключение электрооборудования, отличающийся тем, что дополнительно формируют тестовое напряжение в виде последовательности импульсов

где U₁, U₂, U₃ - постоянные напряжения, U₁>U₂>U₃; сопротивление изоляции вычисляют по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора, измеряют текущее среднее за период питающей сети значение напряжения на измерительном резисторе, фиксируют в конце каждого интервала времени + τ < t ≤ Т значение , сравнивают значение с пороговым значением U₀, сравнивают сопротивление изоляции r_из с номинальным значением сопротивления изоляции R_н и при r_из < R_н идентифицируют снижение сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если < U₀, шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если > U₀; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если < -U₀.