Способ измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей Советский патент 1991 года по МПК G01R27/18 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения значений сопротивления изоляции и емкости электрических сетей.

Целью изобретения является повышение точности измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей, имеющих большие емкости относительно земли, путем исключения необходимости определять момент достижения экстремума измерительным сигналом на импедансе изоляций.

Способ состоит в том, что подают в контролируемую сеть единичный скачок измерительного напряжения постоянного тока, дополнительно через априорно заданное время в течение переходного процесса установления

измерительного напряжения на импедансе изоляции прерывают поступление измерительного напряжения, измеряют мгновенное значение этого напряжения на импедансе изоляции, через вторично априорно заданное время после этого измеряют и запоминают второе мгновенное значение измерительного напряжения на импедансе изоляции в переходном процессе разряда емкости сети, после чего изменяют скорость разряда измерительного напряжения на емкости сети, через априорно заданное время, равное заданному времени разряда емкости сети на предшествующем этапе, измеряют и запоминают третье мгновенное значение измерительного напряжения в переходном процессе разряда емкости сети и определяют величины сопротивления изоляции и емкости сети по выражениям

У

1 из 1пТ2

т иг

1пц;

- 1),

с„

tz

V1

де R

U2, U,

t0 сопротивление дополнительного резистора, шунтирующего сопротивление изоля- 35 ции и создающего условия для увеличения скорости разряда емкости сети; первое измеренное мгновенное значение измерительного1 напряжения после прерывания его поступления на импеданс изоляции; второе и третье измеренные мгновенные значения измерительного напряжения на импедансе изоляции и в процессе разряда емкости сети; априорно заданное время между измерениями мгновенных значений напряжений.

,-45

50

В качестве априорно известной величины, направленно изменяющей скорость разряда емкости сети в процессе ее 55 разряда, используется дополнительно | вводимый резистор с известной величиной R сопротивления.

604

На фиг. 1 изображена тквивалент- ная схема измерительной цепи устройства, реализующего предлагаемый спо- соб; на фиг. 2 - устройство, реализующее способ.

Как известно, выражение для определения текущих значений напряжения на емкости при ее разряде для таких цепей записывается как

U(t) U,e-i/R C,(1)

5

0

5

где U , - напряжение на емкости С х в начальный момент времени разряда, фиксируемое сразу после прерывания поступления измерительного напряжения на импеданс изоляции; t - время.

Выражение (1) характеризует процесс измерения величины U(t)/Ha первом этапе разряда емкости Сх. На втором этапе разряда емкости Сх, когда сопротивление RX будет шунтировано добавочным сопротивлением Ra, это выражение приобретает следующий вид: t

пСх .

U(t) ия

(2)

где

U2мгновенное значение измерительного напряжения на импедансе изоляции после подключения параллельно ему сопротивления R л,

(при учете сопротивления искусственной нулевой точки во все выражения вместо Ra подставляется величина

R,

Ч RHT

где

RHT

сопротивле93

ние каждого из трех резисторов, образующихлевой точки) ,

звезду искусственной ну

Еп

RxRfr R x + Rj

величина параллельного сопротивления изоляции и дополнительного сопротивления Ra.

Исходя из выражения (1), можно записать величину мгновенного значения измерительного напряжения на импедансе изоляции через априорно заданное время t& как

-VRnCx

и

U,e

(3)

а через такое же время t, t2 после шунтирования сопротивления изоляции Rx сопротивлением RQ. как

и3 V

-ts/RnC

(4)

Выражения (3) и (4) можно переписать следующим образом относительно t;jHt3, причем по условию

tz -RxCx.lTiU2/U,; (5)

Rit-R r , U3

inuz

(6)

Приравнивая выражения (5) и (6) друг другу и решая относительно R, получим

1 и-5 R -R С

V lnL

- О . (7)

U,

Подставляя выражение (7) жение (5) и решая его относ С, получаем

t -г.

сх

R,(lnЈ -ln)

и

Uj

U2

U.

Устройство для измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей, реализующее способ, состоит из источника 1 измерительного напряжения постоянного тока, ана- логовых ключей 2-5, сопротивлений 6 и 7, элементов запоминания (статических триггеров) 8-10, переключателя 11, задатчиков 12-14 временных интервалов (таймеров), вычислителя 15, аналоговых запоминающих элементов 16-18, индикаторов 19 сопротивления изоляции и 20 емкости сети, блока 21 искусственной нулевой точки, блока 22 формирования пауз, ключа 23, развязывающего блока 24, элементов 25 и 26 задержки, одновибраторов 27 и 28, логических элементов ИЛИ 29 и 30, конденсатора 31, клемм 32-35.

Кроме того, на фиг. 2 изображены участок 36 трехфазной сети переменного тока (сопротивления изоляции фаз А, В и С и их емкостей относительно корпуса , Rxs, RyCH CyS и Cyc, которые для измерительного сигнала представляют собой параллельное включение).

Устройство работает следующим образом.

После подключения устройства к контролируемой сети замыкается выключатель 23 (первый запуск) и скачок напряжения через конденсатор 31

-

38660

и логический элемент ИЛИ 30 поступает на первый вход статического триггера 8, переводя его в положение 2, при котором замыкается аналоговый ключ 2, и на вход задатчика 12 временных интервалов. В результате в контролируемую сеть от источника 1 напряжения постоянного тока

Ю через сопротивление 6 и блок 21 ис-. кусственной нулевой точки начинает поступать единичный скачок измерительного напряжения, заряжающий емкость сети Сх, а в задатчике 12 вре15 менньгх интервалов начинается отсчет заданного времени t , поступает на вход задатчика 13 временного интервала, где начинается заданный отсчет времени tz первого этапа разряда

20 емкости С на сопротивление изоляции R x.

По истечении априорно заданного указанного времени t на выходе задатчика 13 временного интервала появ - ляется сигнал, который переводит статический триггер 9 в положение 2, обеспечивающее замыкание аналогового ключа 5 и тем самым подключение параллельно сопротивлению изоляции

30 добавочного сопротивления Па(величина сопротивления блока 21 искусственной нулевой точки по сравненнию с Rn мала и ею можно для большей ясности изложения либо пренебречь, ли35 бо учесть ее в величине сопротивле). Одновременно сигния R R +-3

нал с выхода задатчика 13 временного интервала поступает на первый вход

40 статического триггера 10, переводя его в положение 2, обеспечивая тем самым переключение в переключателе 11 входа с первого выхода на второй выход. Кроме того, указанный сигнал с

45 выхода задатчика 13 через элемент 25 задержки к чер&з второй вход элемента ИЛИ 29 поступает на вход одновиб- ратора 27, вызывая снова замыкание аналогового ключа 3. Время задержки

50 в элементе 25 выбрано таким, чтобы обеспечить предварительное переключение в переключателе 11, прежде чем замкнется аналоговый ключ 3.

Таким образом, на аналоговый запоминающий элемент 17 поступает1 мгновенное значение измерительного напряжения на импедансе изоляции в процессе разряда емкости Сх, соответствующее окончанию первого этапа разряда, т.е. напряжение U2.

Так как сигнал с выхода задатчи- ка 13 поступил одновременно и на вход задатчика 14 временных интервалов, то по истечении априорно заданного времени tj t.j. на выходе задатчика 14 появится сигнал, который поступит на вход блока 22 формирования пауз и на одновибратор 28, переводя его в неустойчивое состояние, что обеспечивает замыкание аналогового ключа 4. В результате этого на аналоговый запоминающий элемент 18 поступает напря- жение, соответствующее концу второго этапа разряда емкости сети Сх, т.е. напряжение U.

Таким образом, на первый, второй и третий входы вычислителя 15 посту- пят значения напряжений U ,, 11 и U.

Сигнал с выхода задатчика 14 через элемент 26 задержки поступает и на четвертый вход вычислителя 15, и на вторые входы статических триг- геров 9 и 10, переводя их в исходное положение 1, при котором аналоговый ключ 5 размыкается, а переключатель 11 переходит в исходное

положение 1 , когда его вход замкнут на первый выход.

Сигнал, поступивший на вход вычислителя 15, дает команду на определение величин сопротивления изоляции Rx и емкости сети Сх по выраже- ниям (7) и (8).

Результаты после определения указанных величин поступают на индикаторы 19 и 20 соответственно.

Сигнал же с выхода блока 22 фор- мирования пауз, который может быть выполнен и в виде одновибратора, и в виде задатчика временного интервала (по выбору разработчика) , после истечения заданного времени посту- пает на второй вход логического элемента ИЛИ 30, с выхода которого он поступает на первый вход статическог триггера 8 и вход задатчика 12 временного интервала, начиная тем са- мым новый цикл измерения. Пребывание одновибраторов 27 и 28 в неустойчивом состоянии выбирают значительно меньшим временных интервалов t и t

л

Формула изобретения

Способ измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сеQ 5

0

5

0

,

тей, в котором в контролируемую сеть подают единичный скачок измерительного напряжения постоянного тока, в течение переходного процесса установления измерительного напряжения на импедансе изоляции сети в заданный момент времени от начала этого процесса измеряют и запоминают мгновенное значение падения измерительного напряжения на импедансе изоляции сети, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей, имеющих большие емкости относительно земли, дополнительно в этот момент прерывают поступление измерительного напряжения на импедансе изоляции, через вторично априорно заданное время после этого измеряют и запоминают второе мгновенное значение измерительного напряжения на импедансе изоляции в переходном процессе разряда емкости сети, после чего увеличивают скорость разряда измерительного напряжения на емкости сети через время, равное заданному времени разряда емкости сети на предшествующем этапе, измеряют и запоминают третье мгновенное значение измерительного напряжения в переходном процессе разряда емкости сети, а определение величины сопротивления изоляции Rj( и емкости Сх осуществляют по формулам

In

из

R,

-t w -

де R

Re(ln -- - In --)

9

и

u

t

и„, и,

сопротивление дополнительного резистора, шунтирующего сопротивление изоляции и создающего условия для увеличения скорости разряда емкости сети;

первое измеренное мгновенное значение измерительного напряжения после прерывания его поступления на импедансе изоляции;

второе и третье измеренные мгновенные значения измерительного напряжения на импедансе изоляции в процессе разряда емкости сети; t2 - априорно заданное время

1638660

10

между измерениями мгновен ных значений напряжений.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения значений сопротивления изоляции и емкости электрических сетей. Цель изобретения - повышение точности измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей, имеющих большие емкости относительно земли - достигается путем исключения необходимости определять момент достижения экстремума измерительным сигналом на импедансе изоляции, что в условиях медленно нарастающих сигналов при больших емкостях сети вызывает существенное увеличение погрешности измерения. Сущность способа заключается в том, что подают в контролируемую сеть единичный скачок измерительного напряжения постоянного тока, через заданное время в течение переходного процесса установления измерительного напряжения на импедансе изоляции прерывают поступление измерительного напряжения на импеданс изоляции, измеряют и запоминают мгновенное значение этого напряжения на импедансе изоляции, через априорно заданное время после этого измеряют и запоминают второе мгновенное значение измерительного напряжения на импедансе изоляции в переходном процессе разряда емкости сети, после чего изменяют скорость разряда емкости сети, после чего изменяют скорость разряда измерительного напряжения на емкость сети, через априорно заданное время измеряют и запоминают третье мгновенное значение измерительного напряжения в переходном процессе разряда емкости сети и по соответствующим формулам определяют величины сопротивления изоляции и емкости сети. 2 ил. (О (Л О5 со 00 ОЭ о

0Ulf