Устройство для контроля тока утечки в системах автономного электроснабжения Советский патент 1989 года по МПК G01R31/02 

со ел

Изобретение относится к области техники непрерывного контроля тока утечки в системах автономного электроснабжения с изолированной нейтралью.

Цель изобретения - повышение достоверности и быстродействия контроля за счет введения автоматического режима работы и исключения ошибок при определении потребителя с пониженным сопротивлением изоляции.

15

20

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема возможного варианта подключения устройства при контроле тока утечки в системе автономного электроснабжения.

Устройство содержит датчики Холла 1.1-1,п (по числу, п контролируемьж кабелей), источник 2 питания датчиков Холла, блок 3 эталонного тока утечки, блок 4 сравнения, логический блок 5 и индикаторы 6.1-6.п. Выходы датчиков Холла 1 . 1-1.п и блока 3 эта-25 лонного тока утечки подключены к входам блока 4 сравнения, выход которого соединен с входом логического блока 5. Блок 4 сравнения представляет собой политрон. Логический блок 5 держит генератор 7 импульсов, элемент И 8, RS-триггер 9, счетчик 10, преобразователь код - напряжение 11, дешифратор 12, группу элементов И 13.1-13.п и триггер Шмитта 34. Генератор 7 импульсов подключен к первому входу элемента И 8. Выход элемента И 8 подключен к входу счетчика 10. Выходы счетчика 10 подключены к входам деиифратора 12. Выходы дешифратора 12 подключены к первым входам элементов И 13.1-13.п. Выходы элементов 13.1-13.П подключены к входам индикаторов 6 . 1-6 .п. Выходы счетчика

35

40

Один из вариантов схемы подключения устройства в системе автономного электроснабжения с изолированной нейтралью (фиг.2) включает источник 20 электроэнергии, потребители 21.1- 21.п, подлежащие контролю, источник 22 оперативного напряжения, создающий ток утечки, измеритель 23 общего тока утечки и кабели 24, соединяющие массу источника 20 электроэнергии с массами потребителей 21. 1-21.п. Источник 22 оперативного НЕ--ряжения постоянного тока подключс через измеритель 23 общего тока утечки к щи- нам переменного тока исто 1ника 20 и к его массе, создавая вместе с контролируемыми кабелями 24. 1-24.п замкнутый контур для тока утечки через сопротивление изоляции R.j потребителей 21.1-21.п.

Измеритель 23 общего тока утечки представляет собой электромагнитное реле, которое срабатывает при достижении током утечки минимально допустимой величины, соответствующей пониженному сопротивлению изоляции одного из потребителей. Таким образом реле настроено на регистрацию увеличения общего тока утечки в контролируемом контуре. При увеличении общего тока утечки реле 23 своими контактами 25 подключает звонок 26, а контактами 27 транспарант 28 Изоляция не норма к источнику 29 питания.

Датчики Холла ,1-1.п используют10 также подключень к входам преобра- .д g качестве чувствительных элемензователя 11. Выходь преобразователя 11 подключены к горизонтально-отклоняющим пластинам 15 политрона. Функциональные пластины 16.1-16.П первого ряда политрона под1слючены соответственно к выходам датчиков Холла 1.1-1.п. Функцио нальные пластины 17.1-17.п второго ряда политрона подключены к выходам блока 3 эталонного тока утечки. Число функциональных пластин каждого ряда соответствует числу контролируемых потребител(гй. Рабочий коллектор 18 политрона подключен к входу триггера Шмитта 14.

50

55

тов тока утечки. Они устанавливаются на кабелях 24.1-24.п, соединяющих 1массы. Их количество соответствует числу контролируемых потребителей систе1-&1 автономного электроснабжения. Датчики Холла экранированы от воздействия магнитного поля Земли. I

Источник 2 переменного тока повышенной частоты (1 ... 3 кГц) соединен с токовыми цепями датчиков Холла .и осуществляет их питание.

Блок 3 эталонного тока утечки представляет собой стандартный блок.

0

5

0

5 Q

5

0

Выход триггера Шмитта 14 подключен к вторым входам элементов 13.1-13.П и к входу установки в ноль RS-триг- гера 9. Вход 19 установки в единицу RS-триггера 9 является запускающим входом устройства. Выход RS-триггера 9 подключен к второму входу элемента И 8.

Один из вариантов схемы подключения устройства в системе автономного электроснабжения с изолированной нейтралью (фиг.2) включает источник 20 электроэнергии, потребители 21.1- 21.п, подлежащие контролю, источник 22 оперативного напряжения, создающий ток утечки, измеритель 23 общего тока утечки и кабели 24, соединяющие массу источника 20 электроэнергии с массами потребителей 21. 1-21.п. Источник 22 оперативного НЕ--ряжения постоянного тока подключс через измеритель 23 общего тока утечки к щи- нам переменного тока исто 1ника 20 и к его массе, создавая вместе с контролируемыми кабелями 24. 1-24.п замкнутый контур для тока утечки через сопротивление изоляции R.j потребителей 21.1-21.п.

Измеритель 23 общего тока утечки представляет собой электромагнитное реле, которое срабатывает при достижении током утечки минимально допустимой величины, соответствующей пониженному сопротивлению изоляции одного из потребителей. Таким образом реле настроено на регистрацию увеличения общего тока утечки в контролируемом контуре. При увеличении общего тока утечки реле 23 своими контактами 25 подключает звонок 26, а контактами 27 транспарант 28 Изоляция не норма к источнику 29 питания.

Датчики Холла ,1-1.п используют .д g качестве чувствительных элемен0

5

тов тока утечки. Они устанавливаются на кабелях 24.1-24.п, соединяющих 1массы. Их количество соответствует числу контролируемых потребителей систе1-&1 автономного электроснабжения. Датчики Холла экранированы от воздействия магнитного поля Земли. I

Источник 2 переменного тока повышенной частоты (1 ... 3 кГц) соединен с токовыми цепями датчиков Холла .и осуществляет их питание.

Блок 3 эталонного тока утечки представляет собой стандартный блок.

лоз золя1 щнй создавать стабильные потенциалы, соответствующие сигналу датчика Холла при нормальном сопротивлении изоляции потребителей, которые подобраны соответствукхцим зом для каждого из кабелей 24.1-24,п

Блок индикаторов предназначен для отсветки номера потребителя с повышенным током утечки (с пониженньш сопротивлением изоляции).

Устройство работает следующим образом.

Контроль тока утечки основан на том, что с выходов датчиков 1.1-l.n снимаются напряжения, соответствую щие текущему значению тока утечки, которые подаются на функциональные пластины 16.1-16.п политрона. На функциональные пластины 17.1-17,п политрона из блока эталонных токов утечки подаются потенциалы, опреде- лякнцие уставки контролируемых токов утечки. Б случае превышени й контролируемым током утечки допуска потенциал с выхода соответствующего датчика Холла, например 1.1, превысит потенциал уставки, задаваемый блоком эталонных токов утечки. Это приведет к отклонению электронного луча политрона в сторону коллектора 18, появлению тока на выходе коллектора и к срабатыванию триггера Шмитта 14.

При снижении сопротивления изоляции любого из потребителей 21.1-21.п увеличивается общий ток утечки (за счет увеличения тока утечки потребителя с пониженным сопротивлением изоляции) . При этом увеличение тока утечки произойдет только в том кабеле, к которому подключен потребит ель с пониженным сопротивлением изоляции Увеличение общего тока утечки будет зафиксировано измерителем 23. При этом возникает аварийный сигнал (звенит звонок 26 и горит транспарант 28 Изоляция не норма). Оператор без остановки силовых кабелей определяет потребитель, сопротивление изоляции которого стало ниже нормы, путем измерения тока утечки в каждом кабеле, соединяющем массг. потребителей 21.Н 21.П с массой ис очника 20 электроэнергии. Для этого он включает устройство подачей сигнала на вход 19 и установкой RS-триггера 9 в единичное состояние. Сигнал с выхода триггер 9 поступает на вход элемента И 8, который пропускает импульсы от гене1

14499Д5

ратора 7 в счетчик 10. Счетчик 10 осуществляет подсчет импульсов генератора 7. Емкость счетчика 10 выби- . рается по числу функциональных пластин политрона, т.е. соответствует числу контролируемых потребителей. Импульсы с выхода счетчика 10 поступают на входы дешифратора 12 и пре0 образователя 11. С выходов дешифратора 12 соответствукндие сигналы приходят на первые входы элементов и 13. 1-13.п, а с выхода преобразователя 11 напряжение ступенчатой формы

5 подается на горизонтально-отклоняющие пластины 15 политрона, обеспечивая последовательное прохождение луча между соответствующими функцио- нальными пластинами 16.1-16.п и 17.10 i7.n политрона.

При прохождении луча между парой функциональных пластин, контролируемые токи утечки которых находятся в пределах поля допуска, ток, возникаю5 щий в рабочем коллекторе 18 политрона, не вызывает срабатывание триггера Шмитта 14.

При выходе тока утечки, например, потребителя 21.1 за допустимый уро0 вень ток рабочего коллектора политрона вызывает срабатывание триггера Шмитта 14. С выхода этого элемента сигнал поступает на второй вход элемента И 13.1, обеспечивая разрешение

5 :отсветки номера потребителя 21.1 с пониженным сопротивлением изоляции в блоке индикаторов на индикаторе 6.1. Одновременно этот же сигнал по R-входу сбрасывает RS-триггер 9. За0 Ш1рается элемент И 8, прекращая подачу импульсов на счетчик 10, код которого соответствует номеру функциональной пластины, связанной с датчиком Холла 1.1, определившим выход

5 контролируемого тока утечки за пределы поля допуска. Сигнал с выхода дешифратора 12, соответствукяций коду счетчика 10, отображается в виде номера потребителя 21 в блоке индика0 торов 6.

Формула изобретения

Устройство для контроля тока утеч- 5 ки в системах автономного электроснабжения, содержащее датчик Холла, магнитно-связанный с цепями подключения контролируемых потребителей, источник питания, выход которого сое;|1ине11 с токовыми выводами датчика , блок сравнешш, к первому входу которого подключены потенциалыше ;зыводы датчика Холла, а к BTOpoNry зходу - выход блока эталонного тока утечки, индикатор, отличаю- д е е с я тем, что с целью повьше- 1ШЯ быстродействия и достоверности контроля, в него введены генератор импульсов, первьЕЙ элемент И, RS-триг- гер, счетчик, преобразователь код напряжение, дешифратор, п дополнительных элементов И, где п - число контролируемых потребителей, триггер Шмитта, а также п-1 датадков Холла и индикаторов, причем блок сравнения выполнен на политроне, потенциальные цепи датчиков Холла подключены к пераому ряду управляющих плас,- тип лопмтрона, выходы блока эталонного тока утечки подключены к второ- м1/ ряду управляющих пластин толитроU49945

на, рабочий коллектор которого подключен к входу триггера Шьштта, выход которого соединен с входом установки в О RS-триггера, вход уста10

15

20

новки в 1 которого служит входом запуска устройства, а выход соединен с первым входом первого элемента Н, . второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход первого элемента И соединен с входом счетчика, выходы которого подключены к входам преобразователя код - напря жение и дешифратора, причем выходы преобразователя код - напряжение под ключены к горизонтально ОТКЛО «1ЮЩИМ

пластинам политрона, а выходы дешифратора подключены к первым входам дополнительных элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу триггера Шмитт;.;, а выходы подключены к соответствя, лцим входам п индикаторов I

JLlZS

у /fff норма

«f

и..я

на, рабочий коллектор которого подключен к входу триггера Шьштта, выход которого соединен с входом установки в О RS-триггера, вход уста

5

0

новки в 1 которого служит входом запуска устройства, а выход соединен с первым входом первого элемента Н, . второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход первого элемента И соединен с входом счетчика, выходы которого подключены к входам преобразователя код - напряжение и дешифратора, причем выходы преобразователя код - напряжение подключены к горизонтально ОТКЛО «1ЮЩИМ

пластинам политрона, а выходы дешифратора подключены к первым входам дополнительных элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу триггера Шмитт;.;, а выходы подключены к соответствя, лцим входам п индикаторов I

«f J/J/.

норма

и..я

Изобретение относится к области контроля тока утечки в системах автономного электроснабжения. Устройство для контроля тока утечки содержит источник 2 питания, п датчиков Холла 1.1-1.П, блок 4 сравнения, выполнен- ньй на политроне, блок 3 эталонного тока, индикаторы 6.1-б.п, генератор 7 импульсов, элементы И 8, 13.1-13.п, RS-триггер 9, счетчик 10, преобразователь 11 код - напряжение, дешифратор 12, триггер Шмитта 14. Устройство обеспечивает автоматический режим контроля тока утечки с высокими быст- родейством и достоверностью. 2 ил.

БНИИПИ .

Подписное

ffi2S| 5 j i:;Jj;--;rnS H

Фаз. 2

Подписное