Устройство для определения расстояния до места замыкания за землю в сетях с изолированной нейтралью Советский патент 1986 года по МПК G01R31/08 

1238004

Изобретение относится к электроизра

мерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до места замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности определения расстояния путем упрощения аппаратуры и установки комплекта устройства на одном конце линии, а также независимости результатов измерения от наличия ответвлений от линий или других неоднородностей.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вре- менные зависимости ЭДС, наводимой в (индуктивном датчике, и напряжений, поступающих на положительные входы первого и второго компараторов; на фиг.З - завис№1ость времени изменения наводимой в индуктивном датчике ЭДС

мом функции

от значения (.до 0,1

от расстояния до места замыкания на

земпю.

Устройство содержит индуктивный датчик 1, расположенный непосредственно у токопроводов 2, амплитудный детектор 3, первый 4 и второй 5 компараторы, резистор 6 и счетчик 7 времени..

Первый вывод индуктивного датчика 1 соединен с общей шиной, а второй - с входом амплитудного детектора 3 и . первыми входами первого 4 и второго 5 компараторов, выход амплитудного детектора 3 соединен с вторьгм входом первого компаратора 4 и первьм выводом резистора 6, второй вывод резистора соединен с вторым-входом второго компаратора 5, выходы первого 4 и второго 5 компараторов соединены с соответствующими входами счетчика 7 времени.

При этом индуктивный датчик 1 слу25

30

35

40

t С

амплитуда тока волны; коэффициент искажения фронта волны в контуре провод - земля;

расстояние до места замыкания на землю;

текущее время, отсчитываемое от начала замыкания; t - t/Vj, (Vg - скорость распространения волны в контуре провод - земля).

График наводимой в индуктивном датчике 1 ЭДС Е представлен на фиг.2, вая 1. Наведенная в датчике 1 ЭДС поступает на вход амплитудного детектора 3 и одновременно на отрицательные входы компараторов 4 и 5. При поступлении на вход амплитудного детектора 3 ЭДС на выходе его появляется напряжение (фиг.2, кривая II). Это напряжение поступает на положительный вход компаратора 4 и через резистор 6 на положительный вход компаратора 5. Сопротивление резистора 6 выбрано таким, чтобы отношение напряжения, поступающего на положительный вход

жит для получения ЭДС от фронта элек- 5 компаратора 5, к напряжению, поступающему на положительный вход компаратора 4, равнялось 0,1 Е (фиг.2, кривая III). В общем случае отношение может быть и другим. 5О До момента времени ГДфиг. 2) сигтромагнитной волны, возникающей в месте замыкания на землю. Амплитуд- ньй детектор 3 фиксирует максимальное значение этой ЭДС. Первый компаратор 4 предназначен для sainycKg счетчика 7 времени в момент достижения ЭДС максимального значения , второй компаратор 5 служит для остановки счетчика времени в момент, когда ЭДС снизится до значения, равного 0,1 . С помощью резистора 6 устанавливается порог срабатывания второго компаратора 5.

55

nakc налы на положительном и отрицательном

входах компаратора 4 остаются равными, поэтому на выходе компаратора 4 сигнал отсутствует. У компаратора 5 сигнал на выходе отсутствует до мо ментаC gj( . t , так как напряжение на положительном входе меньше, чем на отрицательном.

Устройство работает следующим образом.

В момент замыкания на землю в месте повреждения возникают электромагнитные волны, которые начинают распространяться к концам линии. При приходе волны к началу линии в индуктивном датчике 1 (фиг.1) наводится ЭДС от фронта этой волны. Эта ЭДС описывается уравнением

Е(М-«:Че)

tV

4t

СО

id) S t С

где М - коэффициент взаимоиндукции

индуктивного датчика с токо- проводом}

амплитуда тока волны; коэффициент искажения фронта волны в контуре провод - земля;

расстояние до места замыкания на землю;

текущее время, отсчитываемое от начала замыкания; t - t/Vj, (Vg - скорость распространения волны в контуре провод - земля).

График наводимой в индуктивном датчике 1 ЭДС Е представлен на фиг.2, вая 1. Наведенная в датчике 1 ЭДС поступает на вход амплитудного детектора 3 и одновременно на отрицательные входы компараторов 4 и 5. При поступлении на вход амплитудного детектора 3 ЭДС на выходе его появляется напряжение (фиг.2, кривая II). Это напряжение поступает на положительный вход компаратора 4 и через резистор 6 на положительный вход компаратора 5. Сопротивление резистора 6 выбрано таким, чтобы отношение напряжения, поступающего на положительный вход

компаратора 5, к напряжению, поступающему на положительный вход компаратора 4, равнялось 0,1 Е (фиг.2, кривая III). В общем случае отношение может быть и другим. До момента времени ГДфиг. 2) сиг

nakc налы на положительном и отрицательном

входах компаратора 4 остаются равными, поэтому на выходе компаратора 4 сигнал отсутствует. У компаратора 5 сигнал на выходе отсутствует до мо ментаC gj( . t , так как напряжение на положительном входе меньше, чем на отрицательном.

В моментГ„а(. ЭДС Е достигает своего максимального значения и начинает уменьшаться,а следовательно, начинает уменьшаться и сигнал на отрицательном входе компаратора 4. Сигнал же на по- ложительном входе компаратора 4 будет оставаться постоянным, равным макс амплитудный детектор 3 сохраняет максимальное значение ЭДС. Как только сигнал на отрицательном входе станет меньше, чем на положительном, так сразу на выходе компаратора 4 появляется сигнал напряжения, который запускает счетчик 7 времени. Когда ЭДС уменьшится до величины 0,1 Е ДгюментС а + &сГ) появляется сигнал напряжения на выходе компаратора 5, так как напряжение на его положительном входе станет больше, чем на отрицательном (фиг.2). Этот сигнал напряжения останавливает счетчик 7 времени. Таким образом, счетчик 7 времени измеряет промежуток времени, равный йС . Этот промежуток времени пропорционален расстоянию до места замыкания на землю, поэтому шкала лампового вольтметра, входящего в состав счетчика 7 времени (электронный микросекундомер ), - может быть отградуирована в метрах расстояния до места поврезедения. При градуировке шкалы используется кривая , представленная на фиг.З. Известно, что максимальное значение ЭДС,

наводимое в индуктивном датчике, дос-з5 формул а из об ре тени я тигает в момент

мокс Ш Это максимальное значение ЭДС равняется согласно (1)

Е,

0,,9г КГ) ,.ч -М - -р7-|-,- (3)

Соответственно, в момент «(а,, + Ль ЭДС согласно уравнению (1) будет равняться

S e

E,.-Mi(e)--5-е

2(1/6

1/2

Поделив уравнение (4) на уравнение (3), получим

s e

х -SV-e 2S e%i2i

Е, l.8лf()

)г

5 80044

Подставляя К 0,1, а также f 2 х X Ю с /км и решая данное уравнение численным методом, получаем зависимость Д f(l) (фиг.З). На основе зависимости произведена градуировка шкалы счетчика 7 времени в единицах расстояния,до места замыкания на землю.

Промежуток времени ЛТ , за который ЭДС в индуктивном датчике 1 изменяется от своего максимального значения ККмакс) до значения, равного 0,1 Е(«о1сс), не зависит от числа ответвлений m от линии. Это видно из выражения (5) для градуи р овочной кривой лС f (f), а зависит только от рас- стояния до места замыкания,

Кроме того, величина промежутка времени at в tO - t5 раз больше, чем «aicc поэтому измерить его можно более точно, что в свою очередь повышает точность в определении расстояния до места замыкания.

Таким образом, данное устройство позволяет более точно определить расстояние до места замыкания на землю, а также путем его упрощения позволяет упростить наладку и эксплуатацию устройства, что сократит время на поиск повреждения.

Устройство для определения расстояния до места замьжания на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее приемник волн и счетчик времени, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повьшения точности определения расстояния, в него введены амплитудн де- тектор, первый и второй компараторы, резистор, причем первый вывод прием

50

ника волн соединен с общей шиной, а второй - с входами амплитудного детектора и первыми входами компараторов, выход амплитудного детектора соединен с вторьм входом первого компаратора и первым вьгоодом резистора, второй вывод резистора соединен с вторым входом второго компаратора, выхо- 55 ды первого и второго компараторов соединены с соо тветствующими входами счетчика, а приемник волн выполнен в виде индуктивного датчика.

mefX

0.1 fna)(

10 75 20

Фиг. 3

Составитель Е.Кущ

25 мм

Редактор Н.Слободяник Техред Л.Олейнгас

.Заказ 3285/46Тираж 728Подписное

, ВНИИПИ Государетвенного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор О.Луговая

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Может использоваться для определения расстояния до места замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью. Цель изоб-- ретения - упрощение устройства и по- вьпиение точности определения расстояния, достигается путем упрощения аппаратуры и установки комплекта уст- ройства на одном конце линии, а также независимости результатов измерений от наличия ответвлений от линии и других неоднородностей. Для этого в устройство введены амплитудный детек тор 3, компараторы 4 и 5 и резистор 6. Кроме того, устройство содержит индуктивный датчик 1, токопроводы 2 и счетчик времени. Индуктивный датчик используется для получения ЭДС от фронта электромагнитной вс)лны, возникающей в месте замыкания на землю, а амплитудный детектор фиксирует ее максимальное значение. 3 ил. Q 9 ( ABC (риг.1