Устройство для селективного измерения сопротивления изоляции электрических сетей Советский патент 1987 года по МПК G01R27/18 

113253772

Изобретение относится к области носительно земли подается импульс- электрических измерений, а именно к нов напряжение U. Ток утечки iy(t).

обусловленный напряжением 1 и напряжениями Ujj , Uf, , вызванными нессимет- рией сопротивлений 13 и 14 изоляции соответственно на стороне переменного и постоянного тока контролируемого присоединения 17, поступает на вход сумматора 5 токов фаз.

измерениям сопротивления изоляции, и может быть использовано для селек- тивного контроля сопротивления изоляции гальванически связанных электрических сетей постоянного и переменного тока, изолированных от земли как обесточенных, так и находящихся в рабочих режимах.

Цель изобретения - повьппение помехоустойчивости за счет уменьшения влияния, на результат измерения помехи переменного тока.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для селективного измерения сопротивления изоляции электрических сетей.

Устройство содержит источник 1 по- стоянного напряжения, выходы которого соединены с первым и вторым входами коммутатора 2, первый выход которого через фильтр 3 подключен к фазам контролируемой сети 4р второй выход коммутатора 3 заземлен, сумматор 5 токов фаз, вход которого индуктивно связан с фазами контролируемого участка сети, выход сумматора 5 токов ;фаз подключен к первому .. входу интегратора- 6. Выход первого блока 7 памяти соединен с первым входом второг блока 8 памяти. Вход блока 9 вычитания соединен с входом блока 10 индикации. Первый выход синхронизатора 1 соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход синхронизатора 11 соединен с первыми входами первого блока 7 памяти и блока 9 вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого блока 7 памяти. Выход второго блока 8 памяти соединен с третьим входом блока 9 вычитания а второй вход второго блока 8 памяти соединен с третьим выходом синхронизатора 11, четвертый выход которого соединен с вторым входом интегратора 6.

Кроме того, на чертеже изображены полупроводниковый преобразователь 12 и сопротивления 13 и 14 изоляции и емкости 15 и 16 соответственно на

стороне переменного и постоянного тока контролируемого присоединения 17,

Устройство работает следующим образом.

От источника 1 через коммутатор 2, управляемый синхронизатором 11j и фильтр 3 на контролируемую сеть 4 относительно земли подается импульс- нов напряжение U. Ток утечки iy(t).

обусловленный напряжением 1 и напряжениями Ujj , Uf, , вызванными нессимет- рией сопротивлений 13 и 14 изоляции соответственно на стороне переменного и постоянного тока контролируемого присоединения 17, поступает на вход сумматора 5 токов фаз.

iv(t)

и. Up

+ io(t)5

5

0

0

5

t К,1„ + Igcosujjt, (1)

где ly - постоянная составляющая тока утечки ivjCt), обусловленная напряжением и„ источника;

tl - постоянная составляющая тока утечки i (t), обусловленная постоянной составляющей потенциала t fn сети относительно земли, величина и знак которой определяются соотношением сопротивлений 14 изоляции полюсов за полупроводниковым преобразователем 1 2; ie(t) 1рСОб - переменная составляющая тока утечки iy{t) (ток нулевой последовательности) , обусловленная несимметрией сопротивлений 13 изоляции на стороне переменного тока контролируемого присоединения I7; w,j :27rf, - круговая частота переменной составляющей i, (t) тока утечки;

г, - эквивалентное сопротивление изоляции контролируемого присоединения 17; К,, Kj - коэффициенты пропорциональности между токами I Ij, и напряжениями U , Up соответственно. Сигнал iv(t) с выхода сумматора 5

50 токов фаз поступает на вход интегратора 6, Напряжение Ujy (t) на выходе интегратора 6 пропорционально интег-. рапу от суммарного тока утечки iy(t) на его входе за время Т:

вмх (t) - i6K(t)Jt -(K,I« +

оо

+ Kjln+ loC08Wet)dt - (KJ.-t- )1 +

1 IpCosaj,tdt,

(2)

где Т - время интегрирования.

Так как переменная составляющая ip(t) тока утечки представляет собой периодическую функцию, то из -выражения (2) следует, что, по сравнению с постоянной составляющей (К,1 + Kjl) она вызывает с течением времени не накопление сигнала на выходе интегратора 6, а лишь его колебания. Кроме того, соотношение сигнал-помеха на выходе интегратора 6

0 (KilH+ Кг1п)Т ; т

Ij cosdj tdt

(K,It + KjInKoi

loSiniu T

-foT

,де p Л1 .r. K.I.n . 0 loSinwJ

соотношение сигнал-помеха на входе интег ратора 6,

показывает, что эффективность подавления переменной составляющей тока утечки IQ (t) иа выходе интегратора 6 зависит от времени интегрирования и частоты u)p переменной составляющей

тока утечки, чем они больше, тем зф- фективность вьппе.

Принимая во внимание то, что частота Ыр переменной составляющей тока утечки (помехи) в контролируе- мой сети всегда известна, то в зависимости от нужного соотношения f сигнал-помеха на выходе интегратора 6 можно всегда выбрать необходимое время интегрирования Т и, следовательно уменьшить переменную составляющую ig(t) тока утечки на выходе интегратора 6 до такой ст1епени, что выражение (2) примет вид

и

6HX

(t) (K,I, KjIn)T -b

Т

+ i(t)dt X (К,1, + Kjl)., (4)

Ь

По окончании времени t Т, прошедшего с начала интегрирования и необходимого для подавления переменной составляющей IQ (t) тока утечки, сигнал с четвертого выхода синхрони- затора 11 поступает на второй вход интегратора 6 и переводит его из режима Интегрирование в режим Хранение. После этого по сигналу сии-.

Г325377

5 ), О

20

25

OQ

35 45

40

хронизатора 11, поступающему с его второго выхода на первый вход перпо- го блока 7 памяти, напряжение U., пропорциональное среднему значению тока утечки ij(t) за данный i-й полупериод, записывается с выхода интегратора 6 в первый блок 7 памяти:

U; UBM.(t) (К,1и K.IJT.

По истечении времени, необходимого .для записи напряжения в первый блок 7 памяти, с первого выхода синхронизатора 11 поступает сигнал на управляющий вход коммутатора 2, который меняет полярность напряжения Uj источника 1 на противоположную полярности в предыдущем i-м полупериоде и начинается следующий (1-ь1)-й полупериод напряжения U, и новый цикл измерения тока утечки iy(t).

По истечении времени, прошедшего после начала (i+l)-ro полупериода и необходимого для перезаряда емкостей 15 и 16 контролируемой сети Д, сигнал с четвертого выхода синхронизатора 11 поступает на второй вход интегратора 6 и переводит его в режим интегрирования, предварительно установив его в исходное состояние. Через время t Т, прошедшее с начала интегрирования и необходимое для подавления переменной составляющей ) тока утечки, сигнал с четвертого выхода синхронизатора I1 переводит интегратор 6 из режима Интегрирование в режим Хранение. По сигналам синхронизатора, поступающего с третьего выхода на второй вход второго блока 8 памяти и с второго выхода на первый вход первого блока 7 памяти, напряжение и. из первого блока 7 памяти переписывается во второй блок 8 памяти, после чего напряжение Uj , пропорциональное среднему значению тока утечки t,,(t) за текущий (1+1)-й полупериод, записывается с выхода интегратора 6 в первый блок 7 памяти:

и

ВПК 1+1

(t) - (К,1, -t- )Т..

По окончании записи напряжения Ui в первый блок 7 памяти в блоке 9 вычитания по команде синхронизатора 11 осуществляется операция алгебраического вьмитания;

ли - и,, -и, « (к,, + к,1„) -(-К,1„ Kjln)lT - К1„, (5)

где К - коэффициент пропорциональности между составляющей тока утечки 1 и напряжением 11(, на выходе блока 9 вычитания. Результат вычитания поступает на вход блока 10 индикации и, как видно из (5), пропорционален составляющей тока 1 утечки, обусловленной постоянным напряжением U источника и, следовательно, сопротивлению г изоляции контролируемой сети.

По истечении времени, уеобходимо- го дпя записи напряжения U, и U. соответственно во второй и первый блоки памяти и выполнения блоком 9 вычитания операции алгебраического вычитания, с первого выхода синхро- 11 поступает сигнал на управляющий вход коммутатора 2, который меняет полярность напряжения источника I на противоположную его по- ляриость в предьщущем (i+l)-M полупериоде и начинается следующий ()й полупериод напряжения U и новый цикл измерения тока утечки.

Таким образом, введение в устройство селективного измерения сопротивления изоляции интегратора позволяет за счет интегрирования тока утечки уменьшить влияние переменной составляющей на выходное напряжение измери тельного преобразователя тока утечки

в качестве которого используется сум- 35 соединен с вторым входом первого

матор токов фаз, и, как следствие.

Редактор Е, Папп

Составитель Б. Тогунов Техред В.КадарКорректор,Е, Рошко

Заказ 3102/39 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д.А/5

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

повысить помехоустойчивость устройства.

Формула изобретения

Устройство для селективного измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее источник постоянного напряжения, выходы которого соединены с первым и вторым входами коммутатора, первый выход которого через фильтр подключен к фазам контролируемой сети, второй выход коммутатора заземлен, а управляющий вход коммутатора соединен с

5 первым выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с первыми входами первого блока памяти и блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти и первым входом второго блока памяти, второй вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, а выход второго блока памяти - с третьим входом блока вычитания, выход которого соединен с входом блока индикации, сумматор токов фаз, вход которого индуктивно связан с фазами контролируемой сети, отличающееся тем, что, с целью повьщ1ения

помехоустойчивости, в него введен интегратор, первый вход которого соединен с выходом сумматора токов фаз, второй вход - с четвертым выходом синхронизатора, а выход интегратора

0

5

блока памяти.

Изобретение поэволяет повысить помехоустойчивость процесса измерения. Устройство содержит источник I постоянного напряжения, коммутатор 2, фильтр 3, сумматор 5, блоки 7 и 8 памяти, блок 9 вычитания, блок 10 индикации, синхронизатор 11 и полупроводниковый преобразователь 12. Введение интегратора 6 позволяет за счет интегрирования тока утечки уменьшить влияние переменной составляющей на выходное напряжение измерительного преобразователя тока утечки, в качестве которого используется сумматор токов фаз. 1 ил. (Л П+::-сЛ ||Ц |сл Ikiisil т СО ю ел оо Ей Л