СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ДВОЙНОГО РОДА ТОКА С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ Российский патент 2023 года по МПК G01R27/18 H02H3/16 

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

Известны способы непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью, 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 разнополярных импульсов, 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 разнополярных 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 измерительного 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 производят отключение электрической сети.

Для обеспечения помехоустойчивого измерения время непосредственного измерения тока утечки обычно принимается равным одному или нескольким периодам контролируемой сети. В автономных электрических системах, например, в карьерных автосамосвалах с дизель-генераторами, а также локальных электрических сетях переменного тока, частота напряжения изменяется. При этом усреднение сигнала, пропорционального току утечки, происходит на интервале времени, не кратном периоду напряжения контролируемой сети. В результате этого возрастают погрешности измерения тока утечки и вычисления сопротивления изоляции, и снижается надежность защиты электрической сети.

Кроме этого известные способы не позволяют определить участок электрической цепи, в котором произошло нарушение изоляции.

Следовательно, недостатками известных способов непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью являются: низкие точность измерения сопротивления изоляции и надежность защиты при изменении частоты напряжения контролируемой сети, а также ограниченные функциональные возможности, т.к. они не позволяют определить участок электрической сети, в котором произошло нарушение изоляции.

Из известных способов наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью, при котором измеряют период напряжения контролируемой сети Т_с, формируют тестовое напряжение в форме периодической последовательности импульсов вида

где U₁, U₂ - постоянные напряжения, U₁≥U₂; τ - временной интервал, Т - период следования импульсов тестового напряжения, ; период следования импульсов тестового напряжения устанавливают равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т=kT_c, где k=2,4,…, измеряют падение напряжения на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении Т на интервал сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал u_и(t) путем коррекции в сигнал

где ε - малый интервал времени, ΔT≤ε<τ; ΔT - максимальное значение приращения периода тестового напряжения, вычисляют скользящее среднее значение сигнала u_к(t) на интервале, равном периоду Т_с напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора, сравнивают полученное значение с уставкой R₀ и при r_из≤R₀ производят отключение электрооборудования, при этом выход источника тестового напряжения подключают через звезду резисторов к шинам переменного тока контролируемой сети (Патент РФ №2732790. МПК G01R 27/18(2020.05); Н02Н 3/00(2020.05). Опубл. 22.09.2020. Бюл. №27).

Время непосредственного измерения тока утечки обычно принимается равным одному или нескольким периодам напряжения контролируемой сети с целью обеспечения помехоустойчивого измерения. В автономных электрических системах, например, в карьерных автосамосвалах с дизель-генераторами, а также локальных электрических сетях переменного тока, частота напряжения изменяется. При этом усреднение сигнала, пропорционального току утечки, происходит на интервале времени, не кратном периоду напряжения контролируемой сети. В результате этого возрастают погрешности измерения тока утечки и вычисления сопротивления изоляции и снижается надежность защиты электрической сети.

Следовательно, недостатками известного способа непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью являются низкие точность измерения сопротивления изоляции и надежность защиты при изменении частоты напряжения контролируемой сети, а также ограниченные функциональные возможности, т.к. они не позволяют определить участок электрической сети, в котором произошло нарушение изоляции.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности непрерывного контроля электрического сопротивления изоляции и надежности защиты электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью при изменении частоты контролируемой сети и расширение функциональных возможностей путем определения участка электрической сети, в котором произошло нарушение изоляции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью, при котором измеряют период напряжения контролируемой сети Т_с, формируют тестовое напряжение в форме периодической последовательности импульсов вида

где U₁, U₂ - постоянные напряжения, U₁≥U₂, τ - временной интервал, T - период следования импульсов тестового напряжения, период следования импульсов тестового напряжения устанавливают равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т=kT_c, где k=2, 4, …, измеряют падение напряжения на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении Т на интервал сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал u_и(t) путем коррекции в сигнал

где ε - малый интервал времени, ΔT≤ε<τ; ΔT - максимальное значение приращения периода тестового напряжения, u_к(t), вычисляют скользящее среднее значение сигнала u_к(t) на интервале, равном периоду Т_с напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора, сравнивают полученное значение с уставкой R₀ и при r_из≤R₀ производят отключение электрооборудования, дополнительно подключают выход источника тестового напряжения через резисторы к полюсам цепи постоянного тока, тестовое напряжение синхронизируют с напряжением одной из фаз контролируемой сети, измеряют скользящее среднее за период тестового напряжения значение сигнала и идентифицируют участок нарушения изоляции: при - цепь переменного тока; при - шина участка постоянного тока с положительным потенциалом; при - шина постоянного тока с отрицательным потенциалом.

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

- подключают выход источника тестового напряжения через резисторы к полюсам цепи постоянного тока;

- тестовое напряжение синхронизируют с напряжением одной из фаз контролируемой сети;

- измеряют скользящее среднее за период тестового напряжения значение сигнала u(t);

- идентифицируют участок нарушения изоляции: при - цепь переменного тока; при - шина участка постоянного тока с положительным потенциалом; при - шина постоянного тока с отрицательным потенциалом.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».

При реализации предполагаемого изобретения повышаются точность контроля сопротивления изоляции и надежность защиты электрооборудования при изменениях частоты питающей электрической сети переменного тока. Повышение точности измерения достигается компенсацией помех при алгебраическом суммировании сигналов, пропорциональных току утечки, но сдвинутых во времени, и усреднением результата суммирования на скользящем интервале, равном периоду напряжения контролируемой сети. При этом интервал задержки и интервал усреднения регулируются пропорционально периоду Т_с напряжения контролируемой сети, а тестовое напряжение синхронизируется с напряжением одной из фаз контролируемой сети. Благодаря этому достигается высокий уровень компенсации помех при усреднении сигнала на скользящем интервале, строго равном периоду напряжения контролируемой сети. На основании результата измерения скользящего среднего за период тестового напряжения значение сигнала u(t) определяется участок нарушения изоляции: при - цепь переменного тока; при - шина с положительным потенциалом участка постоянного тока; при - шина с отрицательным потенциалом постоянного тока.

Следовательно, предлагаемый способ обеспечивает повышение точности контроля электрического сопротивления изоляции и надежности защиты электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью при изменениях напряжения контролируемой сети, а также позволяет идентифицировать участок электрической сети с поврежденной изоляцией.

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:

- тестовое напряжение синхронизируют с напряжением одной из фаз контролируемой сети;

- измеряют скользящее среднее за период тестового напряжения значение сигнала u(t);

- идентифицируют участок нарушения изоляции: при - цепь переменного тока; при - шина с положительным потенциалом участка постоянного тока; при - шина с отрицательным потенциалом постоянного тока в технических решениях аналогичного назначения не обнаружены.

Операция:

1. Подключают выход источника тестового напряжения через резисторы к полюсам цепи постоянного тока известна в устройствах контроля сопротивления изоляции в электрических сетях постоянного тока (Olszowiec Р. Insulation Measurement and Supervision in Live AC and DC Unearthed Systems. Lecture Notes in Electrical Engineering, Springer, 2014, pp. 99 - 108. doi: 10.1007/978-3-642-29755-7). В устройствах контроля сопротивления изоляции в электрических сетях двойного рода тока подключение источника тестового напряжения к шинам постоянного тока через добавочные резисторы не обнаружено.

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

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана упрощенная принципиальная схема электрической сети двойного рода тока, поясняющая способ контроля сопротивления изоляции и защитного отключения в трехфазной электрической сети с выпрямителем В. На фиг. 2 показаны осциллограммы тестового напряжения и диаграммы сигналов, формируемых при обработке данных в микроконтроллере 14.

На фиг. 1 обозначено: 1 - источник трехфазного переменного напряжения Е_с; 2, 4 и 6 - сопротивления изоляции фаз А, В и С контролируемой сети соответственно r_A, r_B, r_C; 3, 5 и 7 - емкости фаз А, В и С контролируемой сети соответственно С_А, C_B, C_C; 8 - датчик напряжения контролируемой сети; 9 - выпрямитель; 10 - источник тестового напряжения u_т(t); 11 - измерительный резистор сопротивлением r₀; 12 и 13 - добавочные резисторы, сопротивления добавочных резисторов r_т1=r_т2=r_т; 14 - усилитель; 17 - микроконтроллер; 15 и 18 - сопротивления изоляции сети постоянного тока (для фидеров, подключенных к положительному и отрицательному полюсам тиристорного выпрямителя ТВ) соответственно r_п1, r_п2; 16 и 19 - емкости сети постоянного тока; С_п1, С_п2, 20 - блок индикации; 21 - исполнительное реле ИР; 22 - комплексное сопротивление нагрузки выпрямителя Z_н.

Датчик напряжения контролируемой сети 8, подключенный входом к фазам А и В сети, формирует сигнал, пропорциональный напряжению контролируемой сети. Этот сигнал поступает на вход микроконтроллера 17. Диаграмма напряжения контролируемой сети показана на фиг. 2а. В микроконтроллере 17 выполняется измерение периода напряжения контролируемой сети Т_с и формирование сигнала управления источником тестового напряжения 10. Форма тестового сигнала показана на фиг. 2б. Тестовое напряжение u_т(t) представляет собой последовательность разнополярных импульсов специальной формы. Период следования импульсов тестового напряжения устанавливается микроконтроллером 17 равным четному числу периодов измеренного напряжения контролируемой сети Т=kT_c, где k=2,4,…. Тестовое напряжение синхронизируется с напряжением контролируемой сети, т.е. момент начала тестового напряжения совпадает с моментом перехода через 0 напряжения контролируемой сети. При таком формировании тестового напряжения результаты измерений инвариантны относительно изменений частоты контролируемой сети.

Напряжение от источника 10 через добавочные резисторы 12 и 13 поступает в цепь постоянного тока контролируемой электрической сети. Ток, протекающий в контуре: «источник тестового сигнала» u_т(t) - добавочные резисторы 12 и 13 - сопротивление изоляции - земля, контролируется по величине падения напряжения на измерительном резисторе 11 (r₀). Напряжение с измерительного резистора 11 через усилитель 14 поступает на вход микроконтроллера 17. Величина сопротивления изоляции вычисляется в зависимости от измеренного падения напряжения на измерительном резисторе 11 и известного тестового напряжения. Исполнительное реле ИР 21, управляющий вход которого соединен с выходом микроконтроллера МК 17, предназначено для отключения защищаемого участка сети. Блок индикации 20 отображает значение сопротивления изоляции и участок сети, в котором произошло снижение сопротивления изоляции.

В интервале времени 0<t≤τ тестовое напряжение равно u_т(t)=U₁ и 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 напряжение на емкости достигает значения u_е(τ)≈U₂. В интервале времени источник тестового напряжения 10 формирует напряжение u_т(t)=U₂.

При 0<t≤τ, т.е. при ускоренном заряде емкости ток, протекающий через измерительный резистор, равен

где - постоянная времени цепи заряда;

U_п - напряжение участка сети постоянного тока;

- составляющая тока утечки, вызванная напряжениями фаз контролируемой сети.

В течение интервала времени ток, протекающий через измерительный резистор 11, определяется выражением

При u(t)≈U₂ выражение для тока через измерительный резистор в интервале принимает вид

где ΔU - разность напряжений заряженной емкости и тестового напряжения U₂ в момент времени t=τ;

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

Напряжение - монотонно убывающая функция.

При происходит ускоренный заряд емкости. Ток, протекающий через измерительный резистор 11, равен

В течение интервала времени ток, протекающий через измерительный резистор 11, определяется выражением

При выражение для тока через измерительный резистор 11 в интервале принимает вид

где ΔU' - разность напряжений заряженной емкости и тестового напряжения -U₂ в момент времени .

Падение напряжения на измерительном резисторе 11 равно

u(t)=r₀i_и(t).

Осциллограмма падения напряжения u(t) на измерительном резисторе показана на фиг. 2в. Напряжение u(t) через усилитель 14 поступает на вход контроллера 17. Далее в математических выражениях для упрощения коэффициент передачи усилителя 8 принимается равным 1. В микроконтроллере 17 выполняется обработка данных. Формируется сигнал путем задержки сигнала u(t) на половину периода тестового напряжения. Осциллограмма сигнала u_з(t) показана на фиг. 2г. Далее в микроконтроллере 17 вычисляется разность

u_и(t)=u(t)-u_з(t).

Осциллограмма сигнала показана на фиг 2д. Сигнал u_и(t) корректируется в соответствии с уравнением

Осциллограмма скорректированного сигнала u_к(t) показана на фиг. 2е. Коррекция выполняется для исключения из процедуры обработки сигнала составляющих, соответствующих заряду емкости сети с учетом изменений периода тестовых импульсов. Для этого при - ε<t≤τ+ε 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 . Величина 6 выбирается из соотношения ΔT≤ε<τ, где ΔT - максимальное изменение периода тестового напряжения по отношению к k периодам напряжения контролируемой сети.

В интервале сигнал u_к(t) равен

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

С учетом (6) и (7) выражение (5) принимает вид

Аналогично в интервале сигнал u_к(t) равен

С учетом выражений (8) и (9), а также монотонно-убывающего характера функции значения сигнала u_к(t) в интервалах 0<t≤τ и при допущении равны соответственно:

Таким образом, за счет операций задержки сигнала, пропорционального току утечки, на половину периода тестового напряжения, и вычитания задержанного сигнала из исходного при строгом соответствии периода тестового напряжения периоду напряжения контролируемой сети обеспечивается, во-первых, инвариантность результата измерения по отношению к изменениям частоты контролируемой сети и 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 (10) относительно r_из дает формулу для вычисления сопротивления изоляции

Осциллограмма усредненного сигнала показана на фиг. 2ж.

Процедура вычисления значения сопротивления изоляции в соответствии с формулой (11) выполняется микроконтроллером 17. 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 защиты, не превышает

В микроконтроллере 17 выполняется вычисление среднего значения напряжения на измерительном резисторе 11 за период тестового сигнала. В общем случае среднее значение напряжения равно

С учетом соотношений (1) - (4) выражение (12) принимает вид

Составляющая тока утечки вызванная напряжениями фаз контролируемой сети, - периодическая функция с частотой, кратной частоте тестового напряжения. Следовательно,

В выражении .

В случае нарушения сопротивления изоляции в цепи переменного тока источник постоянного напряжения не входит в контур протекания тока утечки. Следовательно, .

При нарушении сопротивления изоляции в цепи постоянного тока среднее значение напряжения на измерительном резисторе 11 за период тестового сигнала в соответствии с уравнением (13) равно

Из уравнения (14) следует, что при снижении сопротивления изоляции положительного полюса т.к. U_п>0, а при снижении сопротивления изоляции отрицательного полюса т.к. U_п<0.

Алгоритм формирования сигнала аварийного отключения содержит:

- вычисление значения эквивалентного сопротивления изоляции r_из;

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

- формирование сигнала отключения для исполнительного реле 21.

Таким образом, предлагаемый способ контроля сопротивления изоляции и защитного отключения электрической сети обеспечивает повышенные точность измерения сопротивления изоляции, надежность защиты и расширение функциональных возможностей за счет:

- регулирования периода тестового напряжения пропорционально периоду напряжения контролируемой сети;

- компенсации помех при алгебраическом суммировании сигналов, пропорциональных току утечки, но сдвинутых во времени;

- усреднения результата суммирования на скользящем интервале, равном периоду напряжения контролируемой сети;

- непрерывного вычисления значения сопротивления изоляции в микроконтроллере;

- определения участка электрической сети, в котором произошло нарушение изоляции.

С целью подтверждения положительного эффекта при использовании предлагаемого технического решения выполнено моделирование устройства с помощью MATLAB-Simulink. Параметры моделируемой системы: E_c=220 B; U₁=75 В U₂=75 В (с целью упрощения принято U₁=U₂); С_А=C_B=C_C=0,1 мкФ; С₊=С_-=0,1 мкФ; r_т=10 кОм; r₀=5 Ом. Период тестового напряжения составляет 0,08 с; τ=0,012 с.

На фиг. 3 показаны осциллограммы тестового напряжения u_т(t), скорректированного сигнала u_к(t) и текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении u(t) при снижении сопротивления изоляции цепи переменного тока в момент времени t=0,08 с скачком с 1 Мом до 20 кОм.

На фиг. 4 показаны осциллограммы тестового напряжения u_т(t), скорректированного сигнала u_к(t) и текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении u(t) при снижении сопротивления изоляции шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока цепи переменного тока в момент времени t=0,08 с скачком с 1 Мом до 20 кОм.

На фиг. 5 показаны осциллограммы тестового напряжения u_т(t), скорректированного сигнала u_к(t) и текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении при снижении сопротивления изоляции шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока цепи переменного тока в момент времени t=0,08 с скачком с 1 Мом до 20 кОм.

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

При нарушении изоляции в цепи переменного тока значение При нарушении изоляции шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока значение . При нарушении изоляции шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока значение .

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 непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью, при котором измеряют период напряжения контролируемой сети Т_с, формируют тестовое напряжение в форме периодической последовательности импульсов вида

где U₁, U₂ - постоянные напряжения, U₁≥U₂; τ - временной интервал, Т - период следования импульсов тестового напряжения, ; период следования импульсов тестового напряжения устанавливают равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т=kT_c, где k=2,4,…, измеряют падение 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) путем коррекции в сигнал

где ε - малый интервал времени, ΔT≤ε<τ; ΔT - максимальное значение приращения периода тестового напряжения, u_к(t), вычисляют скользящее среднее значение сигнала u_к(t) на интервале, равном периоду Т_с напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора, сравнивают полученное значение с уставкой R₀ и при r_из≤R₀ производят отключение электрооборудования, дополнительно подключения выхода источника тестового напряжения через резисторы к полюсам цепи постоянного тока, синхронизации тестового напряжения с напряжением одной из фаз контролируемой сети, измерения скользящего среднего u(t) за период тестового напряжения значение сигнала и идентификации участка нарушения изоляции по признакам: при - цепь переменного тока; при - шина с положительным потенциалом участка постоянного тока; при - шина с отрицательным потенциалом постоянного тока, повышает точность непрерывного контроля электрического сопротивления изоляции и надежность защиты электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью при изменении частоты контролируемой сети и расширяет функциональные возможности путем определения участка электрической сети, в котором произошло нарушение изоляции.

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

Изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите и предназначено для повышения безопасности в электрических сетях переменного, постоянного и двойного рода тока с изолированной нейтралью. Технический результат: повышение точности непрерывного контроля электрического сопротивления изоляции и надежности защиты электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью при изменении частоты контролируемой сети и расширение функциональных возможностей путем определения участка электрической сети, в котором произошло нарушение изоляции. Сущность: способ основан на измерении тока утечки от вспомогательного источника тестового напряжения в форме периодической последовательности импульсов. Период следования импульсов тестового напряжения устанавливают равным четному числу измеренных периодов напряжения контролируемой сети Т=kT_c, где k=2,4,…. Тестовое напряжение синхронизируют с напряжением одной из фаз контролируемой сети. Тестовое напряжение подключают через добавочные резисторы к шинам цепи постоянного тока контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения. Формируют сигнал, задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал Вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный сигнал путем коррекции. Вычисляют скользящее среднее значение сигнала на интервале, равном периоду напряжения контролируемой сети, и вычисляют сопротивление изоляции. Сравнивают полученное значение с уставкой. При вычисленном сопротивлении изоляции, меньшим уставки, производят отключение электрооборудования. Дополнительно подключают выход источника тестового напряжения через резисторы к полюсам цепи постоянного тока. Тестовое напряжение синхронизируют с напряжением одной из фаз контролируемой сети. Измеряют скользящее среднее за период тестового напряжения значение сигнала и идентифицируют участок нарушения изоляции. 5 ил.

Способ непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью, при котором измеряют период напряжения контролируемой сети Т_с, формируют тестовое напряжение в форме периодической последовательности импульсов вида

где U₁, U₂ - постоянные напряжения, U₁≥U₂; τ - временной интервал, Т - период следования импульсов тестового напряжения, ; период следования импульсов тестового напряжения устанавливают равным четному числу периодов Т_с напряжения контролируемой сети Т=kT_c, где k=2, 4, …, измеряют падение 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

где ε - малый интервал времени, ΔT≤ε<τ; ΔT - максимальное значение приращения периода тестового напряжения, u_к(t), вычисляют скользящее среднее значение сигнала u_к(t) на интервале, равном периоду Т_с напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции по формуле

где r_т - внутреннее сопротивление источника; r₀ - сопротивление измерительного резистора, сравнивают полученное значение с уставкой R₀ и при r_из≤R₀ производят отключение электрооборудования, отличающийся тем, что дополнительно подключают выход источника тестового напряжения через резисторы к полюсам цепи постоянного тока, тестовое напряжение синхронизируют с напряжением одной из фаз контролируемой сети, измеряют скользящее среднее за период тестового напряжения значение сигнала u(t) и идентифицируют участок нарушения изоляции: при - цепь переменного тока; при - шина участка постоянного тока с положительным потенциалом; при - шина постоянного тока с отрицательным потенциалом.