Способ измерения сопротивления изоляции электрических сетей и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01R27/18 

Изобретение относится к электро измерительной технике и может быть использовано для измерения эквивалентного сопротивления изоляции электрических сетей постоянного то ка под напряжением,, Наиболее близким к изобретению является способ трех отсчетов вол метра, включающий измерение напряжения между полюсами электрической сети, поочередное шунтирование активным сопротивлением сопротивлений полюсов сети, измерение установившихся напряжений на шунтирующем сопротивлении, вычисление экви валентного сопротивления изоляции как произведения величины шунтирую щего сопротивления на отношение напряжения контролируемой сети к сумме установившихся напряжений на шунтирующем сопротивлении, умен шенного на единицу l . Наиболее близким к изобретению является устройство для осуществле ния этого способа, содержащее добавочный резистор {шунтирующее активное сопротивление), коммутато два промежуточных измерителя-накопителя, два запоминающих блока, два нуль-органа, два переменных ре зистора, два, ключа, две сигнальные лампы (индикатор), блок управления, который через исполнительный электродвигатель соединен с подвижным контактом первого переменного резистора., коммутатор подключен к фазам контролируемой сети -причем входы промежуточных измерителей-накопителей подключены соответственно к третьему и четвертому выходам коммутатора, пятый и шестой выходы которого соединены с входами первого измерительного органа, выходы запоминающих блоков подключены соответственно к пя тому и шестому выходам -коммутатора добавочный резистор подключен одним концом к фазам контролируемой сети, а другим концом с некоие мутируемыми входами двух промежуточных измерителей-накопителей и двух запоминающих блоков,-подключенных к корпусу« Вход первого нуль-органа соединен с фазой контролируемой сети и подвижным кон.тактом переменного резистора, вклю ченного между фазами контролируе-. мой .сети, а выход - с сигнальной лампой и входом блока управления, выход которого через исполнительный электродвигатель соединен с подвижным контактом переменного резистора, причем первый вход второго нуль-органа соединен с пятым и шестым выходами коммутатора, вто рой вход второго нуль-органа соеди нен с фазой контролируемой сети и подвижным контактом второго переменного резистора, включенного между фазами контролируемой сети,, а выход второго нуль-органа соединен со второй сигнс1льной лампой 2j , Устройство обеспенивает автоматическое измерение сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока под напряжением, однако обладает излишне большим временем измерения, обусловленным необходимостью измерения установившихся напряжений, время установления которых зависит от параметров электрической сети. Известный способ и устройство для его осуществления обеспечивают высокую точность измерения по сравнению с другими способами и устройствами, но обладают низким быстродействием, обусловленным большим временем установления переходных процессов. Цель изобретения - повышение быст родействия измерения сопротивления изоляции электрической сети при сохранении высокой точности измеренияПоставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащему поочередное шунтирование резистором полюсов сети, неоднократное измерение напряжений на шунтирующем резисторе,вычисление эквивалентного српротивленкя изоляции как произведения величины шунтирующего резистора на отношение напряжения контролируемой сети к сумме установившихся напряжений на шунтирующем резисторе, уменьшенное на единицу, задают четыре равных интервала времени между соседними измерениями напряже|Ний, с задержкой между вторым и :третьим заданными интервалами, при этом измеряют мгновенные значения напряжений на шунтирующем резисторе на начальных участках переходных процессов, обусловленных наличием емкости изоляции полюсов электричедкой сети, в моменты подключения шунтирующего резистора к каждому из полюсов сети и в два после- - дующих момента,отличающихся между собой на заданные интервалы времени, определяют каждое установившееся значение напряжения на шунтирующем резисторе как сигнал,, пропорциональный частному от деления разности квадрата напряжения, измеренного в каждый средний момент времени, соответствующий концам первого и третьего интервалов времени -и произведению напряжений, измеренных в крайние моменты времени, соответствующие моментам подключения - отключения - подключения - отключения шунтирующего резистора к соответствующим полюсам сети, на разность удвоенного значения напряжения, измеренного в каждый средний момент времени, и суммы напряжений, измеренных в указанные крайние моменты времени, и определяют эквивалентное сопротивление изоляции электрической сети по установившимся значениям напряжений на шунтирующем резисторе. Устройство для реализации способа, содержащее шунтирующий рези тор, подключенный к общему выводу двух электронных- ключей, подключенных к фазам электрической сети второй выход которого соединен с общей шиной, индикатор и блок управления, снабжено последовательно включенными преобразователем напряжения в код и вычислителем, выход которого подключен к входу индикатора, при этом общий вывод ключей подключен к входу преобразователя напряжения в код, а управ ляющие входы ключей, преобразователя напряжения в код и вычислителя - к соответствующим выходам блока управления, вход которого соединен с шиной запуска. Таким образом, каждое из установившихся значений напряжений V( и Vj на активном шунтирующем сопротивлении Ra определяются за время 2 ut 1 (где С - постоянна времени электрической сети; ut - -и .тервал времени между двумя соседни ми измерениями) по формулам (1) и (2), что и обуславливает более ;высокое быстродействие предлагаемо способа по сравнению с изв.естным. v-.i- ..., У-У4Уб .. V24V,4V,f - V54V4 Ve где - установившиеся знач ния напряжений при шунтировании сопрот ления изоляции сооТ ственно положительного и отрицательно го полюсов электрической сети, V, У - соответственно мгно венные значения напряжений в шести ук занных моментах врем ни через заданный постоянный интервал времени it , Формулы () и (2) соответствую условию, когда напряжение на шунт рующем сопротивлении меняется по кону 2it)-V,,.8e,pH), где ,ч - соответствующие уст новившиеся значения напряжений при шунт ровании сопротивления изоляции положительного и отрицательного полюсов сети; В - параметр переходного процесса, представляющий собой разность напряжений в момент включения шунтирующего сопротивления и его установившегося значения/ 6 - время, ) функция - экспонента, По формулам (1) и (2) определяют установившиеся значения напряжений V и Vj за время 4ui. По найденным значениям установившихся напряжений V и Vj на шунтирующем сопротивлении соответствующим шунтированию сопротивления изоляции положительного и отрицательного полюсов сети, определяют эквивалентное сопротивление изоляции электрической сети по известному аналитическому выражению (2) или по формуле, ,tV2)5 (4) где R - эквивалентное сопротивление изоляции электрической сети} а - шунтирующее активное сопротивление (резистор)} V - напряжение контролируемой электрической сети. Ишёрвал времени ЬЛ- между двумя соседними измерениями мгновенных значений напряжений выбирается из условий обеспечения требуемой точности определения установившихся значений напряжений по формулам (1) и (2). Чем меньше At , тем меньше разность между двумя соседними значениями мгновенных напряжений и тем выше требования к точности измерителя мгновенных значений напряжений. На чертеже представлена функциональная схема устройства для реаизации предлагаемого способа. Устройство содержит клеммы 1 для подключения фаз электрической сети, к которым через электронные ключи 2 и 3 подключен первый вывод шунтирующего резистора 4, второй вывод которого подключен к- корпусу. К общему выводу ключей подключены последовательно соединенные преобразователь 5 напряжения в код, вычислитель 6 и индикатор 7, причем управляющие входы ключей 2 и 3 преобразователя 5 напряжения в код и вычислителя подключены к соответствующим выходам блока 8 управления, вход которого подключен к шине 9 запуска.

Устройство реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

По сигналу запуска, поступающего с шины 9, -в блоке 8 управления начинается отсчет времени, В момент времени t О блок 8 управления сформированным импульсом управления подключает ключ 3 к одной из клемм, для подключения сети (например, к положительному полюсу; щунтирующий резистор 4)

Чтобы избежать погрешности измерений за счет конечного времени срабатывания ключей 2 и 3 запуск преобразователя 5 напряжения в код от блока 8 управления осуществляется с некоторой задержкой по отношению к импульсам управляющими электронными ключами 2 и 3.

В моменты времениt - О,t bt 2bi, где 6.t - время между двумя измере- : киями, с блокс1 8 управления поступают сигналы в преобразователь 5 напряжения в код, по которым вуказанные моменты времени преобразуются входные сигналы V V и V-j в двоичный код и после окончания преобразования поступают в память вычислителя 6. В момент времениi-2 it ключ 3 по сигналу управления с блока 8 отключает шунтирующий резистор 4 от положительного полюса элек трической сети, электронный ключ 2 подключает резистор 4 к отрицательному полюсу электрчаеской сети и ,в моменты временрг t 2 ui , С Зд-Ь, . t 4 -fe с блока 8 поступают сигналы управления в преобразователь 5

напряжения в код, по которым в указанные моменты времени происходит преобразование входных сигналов Y4,V5 и V в двоичный код, а после окончания преобразования происходит

запись их в память вычислителя 6. Вычислитель б осуществляют расчет эквивалентного сопротивления изоляции электрической сети по формулам (1), (2) и (4). По окончании вы0 числений результат поступает на ин дикатор 7. Устройство работает в режиме одиночного измерения и может работать в режиме многократного измерения при введении управляемой

5 задержки в распределитель импульсов в блоке 8 управления.

Технические преимущества предлагаемого способа измерения эквивалентного сопротивления изоляции электрических сетей и устройства для его осуществления перед известными обусловлены тем, что предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяют определять эк5 вивалентное сопротивление изоляции электрических сетей не менее чем на порядок быстрее нри сохранении высокой точности измерения.

Предлагаемое устройство позволяет измерять эквивалентное сопротивление изоляции электрических сетей с сохранением высокой точности измерения при увеличении надежности измерений, /что достигается измерением мгновенных значений напряжений только на начальном участке переходного процесса через заданные интервалы времени.

1. Способ измерения сопротив- . Ленин изоляции электрических сетей, содержащий поочередное шунтирование резистором полюсов сети, неод- нократное измерение напряжений на шунтирующем резисторе, вычисление эквивалентного сопротивления изоляции как произведение величины шунтирующего резистора на отношение напряжения контролируемой сети к сумме установившихся напряжений на шунтирующем резисторе, уменьшенное на единицу, отличающийс целью повышения тем. что, с, я быстродействия при сохранении высокой томности измерения, задают четыре равных интервала времени между соседними измерениями напряжений, с задержкой между вторым и третьим заданными интервалами, при этом измеряют мгновенные значения напряжений на шунтирующем резисторе на начальных участках переходных процессов, обусловленных наличием емкости изоляции полюсов электрической сети, в моменты подключения шунтирующего резистора к каждому из полюсов сети и в. два последующих момента, отличающихся между собой на заданные интервалы времени, определяют каждое установившееся значение напряжения на шунтирующем резисторе как сигнал, пропорциональный частному от деления разности квадрата напряжения, . измеренного в каждый средний момент времени, соответствующий концам первого и третьего интервалов времени и произведению напряжений, измеренных в крайние моменты времени, соответствующие моментам подключения - отключения - подключения отключения шунтирующего резистора к соответствующим полюсам сети, о 9 на разность удвоенного значения напряжения, измеренного в каждый (Л средний момент времени, и суммы на.пряжений, измеренных в указанные с: крайние моменты времени, и определяют эквивалентное сопротивление ,изоляции электрической сети по установившимся значениям напряжений на шунтирующем резисторе. 2. Устройство для реализации способа по п. 1,содержащее шунти 8 .рующий резистор, подключенный .к общему выводу двух электронных клю4 ЭО чей подключенных к фазам электрической сети, второй выход которого соединен с общей шинойj индикатор N5 и блок управления, отличающ е е с я тем,что оно снабжено последовательно включенными преобразователем напряжения в код и вычислителем, выход которого подключен к входу индикатора, при этом общий вывод ключей подключен к входу преобразователя напряжения, в код, а управляющие входы ключей, преобразователя напряжения в код и вычислителя - к соответствующим выходам блока управления, вход которого соединен с шиной запуска.