Устройство для измерения составляющих сопротивления сети относительно земли Советский патент 1988 года по МПК G01R27/18 

(Л

оо

д

N5 СП

1137

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля активной составляющей сопротивления утечки, обусловленной сопротивлением изоляции, и реактивной составляющей сопротивления утечки, обусловленной емкостью элементов сети относительно земли.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет раздельного измерения активной и реактивной составляющих сопротивления утечки.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство соде.ржит силовой транс- форматор 1, заземпитель 2, измерительный трансформатор 3, токовые 4 - 6, первичная 7 и вторичная 8 обмотки измерительного трансформатора, резистор 9, преобразователь 10 напряже- ние - ток, интегратор 11, усилитель 12, генератор 13, первый 14 и второй 15 нуль-органы, суммирующий усилитель 16, первый 17 и второй 18 фоточувствительные выпрямители, составляющие 19 сопротивления сети относительно земли, зажимы 20 - 25 для подключения к объекту измерения, выходные зажимы 26 - 29 и источник 30 опорного напряжения.

Первый и Второй выводы каждой из токовых обмоток 4-6 измерительного трансформатора соединены с соответствующими зажимами 20 - 25 для подключения к объекту измерения, первый вы- вод первичной обмотки 7 соединен с первым выв.одом резистора 9 и первым входным выводом нуль-органа 14. Второй вывод резистора 9, первый выходной вывод генератора 13, второй вход- ной и первый выходной выводы первого 14 и первые входной и выходной выводы второго 15 нуль-органов и первый вывод вторичной обмотки 8 соединены с общей шиной устройства.

Второй выходной вывод генератора 13 соединен с первым входным выводом преобразователя 10, первый выходной вывод которого соединен с вторым выводом первичной обмотки 7. Первый вывод резистора 9 соединен с первым входным выводом интегратора 1 1 первый выходной вывод которого соединен со вторым входным выводом второго

нуль-органа 15. Вторые выходные выводы первого 14 и второго 15 нуль- органов соединены соответственно с первыми входными выводами первого 17 и второго 18 фазочувствительных выпрямителей, вторые входные выводы которых соединены с первым выходным выводом усилителя 12, первый и второй входные выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами вторичной обмотки 8.

Первый выходной вывод второго фа- зочувствительного выпрямителя 18 соединен с первым входньм выводом суммирующего усилителя 12, второй входной вывод которого соединен с первым выходньм выводом источника 30 опорного напряжения. Первые выходные выводы суммирующего усилителя 16 и первого фазочувствительного выпрямителя 17 соединены соответственно с первым 26 и вторым 27 выходными зажимами устройства. Вторые входные выводы преобразователя 10, интегратора 11, третьи и четвертые входные выводы фазочувствительных выпрямителей 17 и 18 и суммирующего усилителя 16, вторые выходные выводы интегратора 11, усилителя 12, фазочувствительных выпрямителей 17 и 18 и суммирующего усилителя 16, третий 28 и четвертый 29 выходные зажимы устройства и второй выходной зажим источника 30 опорного напряжения соединены с общей тиной устройства.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с выхода генератора 13 поступает на вход преобразователя 10 напряжение-ток, к выходу которого подключена первичная обмотка 7. При этом в трансформаторе создается первичный магнитный поток Ф, (фиг. 2). Так как первичная обмотка питается от источника тока, магнитный поток постоянен и не.зависит от режима работы устройства. Вторичный магнитный поток Ф в трансформаторе 3 создается токами утечки lu, протекающими через цепь: заземлитель 2, обмотки силового трансформатора 1, токовые обмотки трансформатора 3, цепи 19 утечки. Угловое положение вектора тока iu, а следовательно, и потока Ф определяется значениями активного и реактивного сопротивления сети относительно земли, величины которых пропорциональны катетам ОК и СК треугольника ОСК. Задача определения составляющих сопротивления утечки сводится к нахождению значений величин iyp , .

Прямоугольные треугольники ОСК и АВМ равны в силу равенства гипотенуз и углов. Таким образом, задача определения величин составляющих сопротивлений сети относительно земли сводится к определению величин катетов АВ и ВМ.

Вектор АВ или проекция Ф векто

на ось, перпендикулярную вектора „

ру Ф, , пропорционален величине актив ной составляющей сопротивления сети относительно земли, а вектор ВМ или разность, вектора Ф, и проекции вектораФд, на ось, совпадающую с вектором Ф( , величина реактивной сое- тавляющей сопротивления сети относительно земли. Значения проекций Ф ц, и Ф(52 определяются следующим образом

Так как обмотка 8 подключена к усилителю 12 с большим входным сопро тивлением, то напряжение, снимаемое с обмотки 8, равно

и

dVjj dt

а на выходе усилителя 12 напряжение равно Ки (на фиг. 2 показан случай, когда усилитель 12 инвертирующий), значение проекции напряжения кО, пропорционально проекции Ф , а KU - проекции Фд . Проекции Кйд и Ки определяются с помощью фазочувстви- тельных выпрямителей 17 и 18.

На информационный вход первого фазочувствительного выпрямителя 17 поступает сигнал KU, а на вход опорного напряжения - сигнал прямоугольной формы, по фазе совпадающий с током I,, а следовательно, и с потоком Ф,. На выходе выпрямителя 17 имеем

довательно, этот сигнал можно заменить постоянным от источника 30 опорного напряжения. В суммирующем усилителе 16 сигналы, пропорциональные Ф,

Ф,

ot

, вычитаются, и на выходе уси0

5 0

5

0

5

0

лителя 16 имеем сигнал, пропорциональный реактивной составляющей сопротивления сети относительно земли.

Формула изобретения

Устройство для измерения составляющих сопротивления сети относительно земли, содержащее измерительный трансформатор, шесть зажимов для подключения к объекту измерения, резистор, генератор, два нуль-органа, первый и второй выводы каждой из токо- вых обмоток измерительного трансформатора соединены с соответствующими зажимами для подключения к объекту измерения, первый вывод первичной обмотки измерительного трансформатора соединен с первым выводом резистора и первым входным выводом первого нуль-органа, второй вывод резистора, первый выходной вывод генератора, второй входной и первый выходной выводы первого и первые входной и выходной выводы второго нуль-органов и первый вывод вторичной обмотки измерительного трансформатора соединены с общей щиной устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены преобразователь напряжение - ток, интегратор, усилитель, суммирующий усилитель, четыре выходных зажима, два фазочувствитель- ных выпрямителя и источник опорного напряжения, причем второй выходной вывод генератора соединен с первым входным выводом преобразователя напряжение - ток, первый выходной вы

Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяет расширить функциональные возможности устройства. Устройство содержит силовой трансформатор 1, измерительный трансформатор 3 с токовыми обмотками 4 - 6, генератор 13 и нуль-органы 14 и 15. Введение преобразователя 10 напряжение - ток, интегратора 11, усилителя 12, суммирующего усилителя 16, фоточувствительных выпрямителей 17 и 18 и источника 30 опорного напряжения обеспечивает раздельное измерение активной и реактивной составляющих сопротивления утечки. 2 ил.

сигнал КОр, умноженный на косинус уг- дс вод которого соединен с вторым вывот. е.

0 и -.

а следовательла между векторами KU, пропорциональный 9 , но, и активной составляющей сопротивления сети относительно земли. На вход, опорного напряжения второго фазочувствительного выпрямителя 18 поступает прямоугольный сигнал, сдвинутый за счет интегратора 11 на Т/2 относительно вектора Ф, . На выходе фазочувствительного выпрямителя 18 имеем сигнал KU,, , пропорциональньй Фд, . Поскольку питание обмотки 7 осуществляется от источника тока, то магнитньй поток Ф, постоянен и, сле50

55

дом первичной обмотки измерительного трансформатора, первый вывод резистора соединен с первым входным выводом интегратора, первый выходной вывод которого соединен с вторым входным выводом второго нуль-органа, вторые выходные выводы первого и второго нуль-органов соединены соответственно с первыми входными выводами первого и второго фазочувствитальных выпрямителей, вторые входные выводы которых соединены с первым выходным выводом усилителя, первый и второй входные выводы которого соединены

0

5

дом первичной обмотки измерительного трансформатора, первый вывод резистора соединен с первым входным выводом интегратора, первый выходной вывод которого соединен с вторым входным выводом второго нуль-органа, вторые выходные выводы первого и второго нуль-органов соединены соответственно с первыми входными выводами первого и второго фазочувствитальных выпрямителей, вторые входные выводы которых соединены с первым выходным выводом усилителя, первый и второй входные выводы которого соединены

соответственно с первым и вторым выводами вторичной обмотки измерительного трансформатора, первый выходной вывод второго фазочувствительного выпрямителя соединен с первым входным выводом суммирующего усилителя, второй входной вывод которого соединен с первым входным выводом источника опорного напряжения, первые выходные выводы суммирующего усилителя и первого фазочувствительного выпрямителя -соединены соответственно с первым и вторым выходными зажимами.

при этом вторые входные выводы преобразователя напряжение - ток и интегратора, ,третьи и четвертые входные выводы фазочувствительных выпрямителей и суммирующего усилителя, вторые выходные выводы интегратора, усилителя, первого и второго фазочувствительных выпрямителей и суммирующего усилителя, третий и четвертый выходные зажимы устройства и второй выходной зажим источника опорного напряжения соединены с общей шиной устройства.