Устройство для автоматического контроля сопротивления изоляции сетей переменного тока Советский патент 1987 года по МПК G01R31/02 G01R27/18 G05B19/404 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для непрерывного контроля сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейтралью, например, судовых сетей.

Цель изобретения - повышение безопасности эксплуатации за счет повышения достоверности контроля сопротивления изоляции. .

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диагрш мы поясняющие его работу.

Устройство -содержит источник 1 оперативного напряжения, соединенный последовательно с первым-и вторым резисторами 2 и 3, второй выход источника 1 оперативного напряжения соединен с корпусом, а второй вывод второго резистора 3 соединен с фазой контролируемой сети, пороговый элемент 4, входы которого подключены к выводам второго резистора 3, а выход порогового элемента 4 соединен с входом линии 5 задержки, запускающим входом генератора 6 с управляе- мой длительностью импульса и первым входом, элемента 7 И, второй вход которого соединен с выходом генератора б с управляемой длительностью импульса , а выход - с входом блока 8 сигнализации, блок 9 измерения амплитуды импульса, последовательно соединенные коммутатор 10, дифференцирующий блок Пи запоминающий блок 12, причем входы коммутатора Ю, блока 9 измерения амплитуды импульса соединены с входами порогового элемента 4, а выход блока 9 и выход запоминающего блока 12 подключены к первому и второму входам вычислительного блока 13, выход которого соединен с управляющим входом генератора 6 с управляемой длительностью импульса, а выход последнего - с входами .управления блока 9 измерения амплитуды импульса, дифференцирующего блока 11 и запоминающего блока 12; вход управления коммутатором 10 соединен с выходом линии 5 задержки. На фиг.1 также показано контролируемое сопротивление 14 изоляции сети.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение на входе порогового элемента 4 зависит от величины и направления тока, протекающего через

резисторы 2 и 3. Этот ток содержит две составляющие; активную, зависящую от текущего значения эквивалентного сопротивления 14 изоляции, от величи- ны сопротивления резисторов 2 и 3 и напряжения источника 1, а также емко стную, обусловленную током заряда (или разряда) :эквивалентной емкости изоляции. Очевидно, что информативной является первая составляющая тока.

Подключение к сети потребителя с большими емкостями фаз относительно корпуса вызывает резкое возрастание емкостной составляющей тока через резисторы 2 и 3. Из-за этого на них увеличивается падение напряжения по сравнению с установившимся значением (и) на входе устройства, если направление тока перезаряда емкостей изоляции совпадает с направлением активной состаззляющей тока, или уменьшается (в противном случае).

Для достижения более высокой достоверности контроля необходимо, чтобы время, в течение которого запрещается работа блока сигнализации 8, зависело от параметров переходных процессов.

В общем случае напряжение на входе устройства (на резисторе 3) U (t)

5

0

иг

(1)

описывается выражением

и„(г)и,(и,+и„-и,)

где,и,Цц - соответственно начальное и конечное значение Uj(t) во время переходного процесса; максимальная постоянная времени полного сопротивления изоляции (

м

Си-1 );

0

5

и„

5

амплитуда скачка напряже кия из-за коммутации. Первая производная этого сигнала Ug(t) равна

и- (t) -(./.., (2)

иг

Если Ugj,(t)0, то переходный процесс имеет форму, показанную на фиг. 2а. Очевидно, что для этого случая нельзя вносить существ ующуга за- i держку в срабатьшание блока сигнализации 8. I

Если Ug,j(t);0, то U может быть (фиг. 26), или (фиг.2в). Очевидно, что .большим U соответствует пониженное сопротивление изоляции, а следовательно, и , , меньшим же

и - повышенное сопротивление изоляции и с„5 . Поэтому при иg(t)iO необходимо, чтобы длительность выраба- тьшаемого генератором 6 импульса была пропорциональна U,

и

иэ

о /иин

..+аи,э , (3) где а - коэффициент размерности, C/B о м минимальная длительность импульса;

- выходное напряжение вычислительного блока 13. В свою очередь исходя из изложени

ноге, и

и

1 равно

-U,/и,г , при Uex(t):0 IО, при и (t)0, (4

(VJ , 11Н рх

где и - выходное напряжение блока 9 измерения амплитудыимпульса, пропорциональное и., - выходное напряжение запомимг

нающего блока 12, пропорциональное значению ), Пример 1. Согласно фиг. 26

После коммутации в момент времени t, происходит скачок напряжения, вызьюая срабатывание порогового элемента 4. Блок 9 измерения амплитуды импульса измеряет величину этого скачка. Через время 200 мс, определяемое .параметрами линии 5 задержки, сигнал 1 с выхода порогового элемента 4 поступает на управляющий вход коммутатора 10; Последний подключает входы дифференцирующего блока 11 к входам порогового элемента 4, в результате чего на выходе блока 11 формируется напряжение, соответствзпощее Ugx(t), и происходит запоминание этого напряжения в запоминающем блоке 12. Если . Ug(t)0, то вычислительный блок 13 вырабатывает напряжение отличное от О для управления длительностью импульса, вырабатьшаемого генератором 6. Поскольку рассматриваемая ситуация соответствует случаю когда R з , а следовательно, г макс то вырабатываемый генератором 6 инверсный импульс, запирающий элемент 7 И имеет длительность t ,„ (максимальная дпительность импульса) что означает повьшение точности контроля , так информация о снижении сопротивления -изоляции поступает на время (время задержки) макс -tjj раньше по сравнению с прототипом, позволяя принять своевременные меры по предотвращению нежелательных в энергосистеме явлений.

5

0

5

0

5

0

Простейшая оценка показывает, что ton-0,9tо „дКС (при условии, что

RH /pax t (при

), или в абсолютных .макс 100 с).

-; П р И м е р 2. При (Фиг.2г) ,происходит срабатьгоание порогового элемента 4 в течение времени tj-tg (фиг. 2д). Это не вызывает ложного срабатывания блока 8 сигнализации, так как длительность импульса блокирования t зависит от величины U и

5

0

5

, Измерение этих параметров переходного процесса соответствующими блоками, как описано выше, позволяет после генерс1ции вычислительным блоком 13 значения управляющего напряжения и,5 в соответствии с выражением (4) выработать генератору 6 импульс необходимый длительности для исключения ложной сигнализации ;-(фиг, 2е). Поскольку ситуация когда С,, измакс возникает достатсЗчно редко , то среднее время блокирования tg будет опять меньше по сравнению с прототипом. Последнее приводит к повышению точности контроля и для второго рассматриваемого случая.

Пример 3. Рассматривается случай плавного снижения RK3(Ugy(t)) .(фиг. 2ж), вызванного,, например, повышением температуры и (или) влажности.

Когда R падает ниже R «ст срабатывает пороговый элемент 4 и другие блоки устройства, как описано в примере 1. Но так как скачкообразного изменения Uex(t) в этом случае не происходит, то и, следовательно, и,, 0.

Время блокирования (фиг.2з) элемента 7 И и блока 8 сигнализации для данного случая меньше (а, следовательно, точность контроля Bbmie) по сравнению с прототипом на 2 и более порядка, так как должно быть мин -0,5-3 с, как показывают проведенные эксперименты.

Пример4. В этом случае (так как Ugy(t)0) и согласно (4) и, 0 (фиг. 2и). Поэтому,как и в примере 3, время блокирования д(,„ .

Таким образом, в рассмотренных примерах показано, что устройство позволяет повысить точность контроля сопротивления изоляции. При этом наибольшее повьш1ение точности контроля достигается при использовании данного устройства в наиболее ответ

./когда

1293671

твенных случаях,

ельно падает ниже установочного энаR действидибл с за с вь вх ка та ре ще пе не му со пе со по ни ро ли го с

чения R

BCT

и BepoHTHObfb возникнове

ния аварийнь1Х ситуаций велика. Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля сопротивления изоляции сетей переменного тока, содержащее последовательно соединенные источник оперативного напряжения, первый и второй резисторы, включенные между корпусом и фазой контролируемой сети, пороговый элемент входы которого подключены к второму резистору, а выход - к вхо- ду линии задержки, .элемент И, выход которого соединен с входом блока сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности эксплуатации за счет повышения достоверности контроля сопротивления изоляции, в него введены блок измерения амплитуды импульса, ко1чмутатор,

5 0

дифс1)еренцирующий блок, запоминающий блок, вычислительный блок и генератор с управляемой длительностью импульса, запускающий вход которого соединен с выходом порогового элемента и пер- вьм входом элемента И, управляющий вход - с выходом вычислительного блока , а выход - с вторым входом элемента И и входами управления блока измерения амплитуды импульса, запоминающего блока и дифференцир тощего блока, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом линии задержки, первый и второй входы коммутатора соединены с соответствутощими входами порогового элемента и блока измерения амплитуды импульса, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого через запоминающий блок соединен с выходом дифференцирующего блока.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для непрерывного контроля сопротивления изоляции сетей переменного тока b изолированной нейтралью. Цель изобретения - повьвпение безопасности эксплуатации при повышении достоверности контроля. Устройство содержит источник 1 оперативного напряжения, резисторы 2 и 3, пороговый элемент 4, линию 5 задержки, элемент 7 И, блок 8 сигнализации. Для достижения поставленной цели в устройство введены блок 9 измерения амплитуды импульса, коммутатор 10, дифференцирующий блок II, запоминающий блок 12, генератор 6 с управляемой длительностью импульса, вычислительный блок 13, образованы новые функциональные связи . Устройство позволяет повысить точность контроля сопротивления изоляции. 2. ил. (Л

г

(i).

:, ч II

и,л

Составитель Б. Тогуков Редактор В. Ковтун Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Заказ 382/50 Тираж 731Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

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

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