Устройство контроля сопротивления изоляции разветвленной электрической сети Советский патент 1993 года по МПК G01R31/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для контроля и измерения сопротивления изоляции судовых электрических сетей с изолированной нейтралью, питающихся от нескольких генераторов. Генераторы могут работать как в параллельном режиме, так и на индивидуальные нагрузки, при этом сопротивление изоляции сети меняется в широких пределах. В связи с этим возникает необходимость корректирования уставок предупредительной сигнализации и исключения режима параллельного измерения со- противления сети более чем одним устройством.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования устройства путем уменьшения количества линий связи и Исключения необходимости использования блоКгконтактов секционных выключателей.

Фиг. 1 и 2 поясняет изобретение.

Устройство содержит источник измерительного напряжения 1, развязывающий фильтр 2, резистивный шунт 3, элемент сравнения 4, блок контроля смещения сети 5, генератор синхроимпульса 6, генератор зондирующего напряжения 7, блок регулирования уставок 8, ком.мутатор 9, сопротивление уставки Ю, приемник синхроимпульса 11, переключатель режима синхронизации ведущий-ведомый1 12, распределитель управляющих .сигналов 13.

Источник измерительного напряжения 1 подключен к контролируемой сети через развязывающий фильтр 2, а вторым выводом - к корпусу через шунт 3 и к сигнальному входу элемента сравнения 4. Общая

VJ

О Ю fcb ч| Ov

СО

точка соединения фильтра 2 и источника 1 подключена ко входу блока контроля смещения сети 5, выход которого подключен ко входу коммутатора 9. Генератор синхроимпульса б через переключатель 12 подключен к линейному выходу устройства, соединенному с линией связи. К этому же выходу через блок регулирования уставок 8 подключен Генератор зондирующего напряжения 7, а выход блока регулирования уставок 8

подключен к опорному входу элемента сравнения 4, Коммутатор 9 подключен первым выводом к линейному выходу; а вторым - через сопротивление уставки 10 к корпусу, Также между корпусом и линейным выхо- дом подключен приёмник синхроимпульса 11, выход которого подключен ко входу Установка 0 распределителя управляющих сигналов 13. Выход Синхронизация распределителя 13 подключен ко входу генера- тора синхроимпульсов б, а один из выходов Измерение (в соответствии с номером устройства) подключен ко входам источника измерительного напряжения 1 и генератора зондирующего напряжения 7.

Источник измерительного напряжения 1 может выполняться по известным схемам стабилизированных источников и содержит полупроводниковый ключ для подключения источника к контролируемой сети. В качест- ве ключа могут использоваться оптроны различных типов, например, АОТ 127,

Развязывающй фильтр 2 служит для сглаживания переменной составляющей напряжения, воздействующей на выход ис- точникэ и.выполняется также по известным схемам. :. - .

Элемент сравнения 4 представляет со- бой компаратор, на один вход которого по

ступает контролируемый сигнал, а на другой

- опорное напряжение. При превышении уровня контролируемого сигнала над опорным напряжением компаратор срабатывает, на его выходе появляется потенциал лог. 1, кот6рый;может использоваться для сигна- лизации, В качестве компаратора могут применяться -микросхемы типов 521, САЗ, 140 УД20ИТ.Д. ;: - - ; -.

Блок контроля смещения 5 предназначен для выявления режима параллельной работы по величине постоянного на пряжеимя смещения сети относительно корпуса, которое возникает при работе источника из- мерительного напряжения. Величина сме- щений зависит от напряжения источника, внутренних сопротивлений источника с фильтром и величины сопротивления сети, При нормальных эксплуатационных величинах сопротивления изоляции сети напряжение смещения меняется в незначительных

5 10

5 0 5

0

5

:

0

5

0 . . 5

пределах, что позволяет использовать его в качестве информативного признака параллельной работы.

На фиг, 1 показано исполнение блока 5, который содержит 2 компаратора (верхнего и нижнего допусков.ых уровней напряжения) и элемент И. Компараторы выполнены на микросхеме типа 140 УД20. На неинвертирующий вход первого ОУ подано напряжение верхнего допускового уровня, а напряжение нижнего допускового уровня подано на инвертирующий вход второго ОУ. Инвертирующий вход первого ОУ и неинвертирующий вход второго ОУ соединены вместе и выполняют роль входа блока 5, подключаемого к общей точке источника 1 и фильтра 2. Если напряжение смещения сети находится между верхним и нижним допу- сковыми уровнями, то на выходах обоих ОУ и элемента И потенциал равен лог. 1. Отклонение напряжения смещения более верхнего или менее нижнего приводит к нарушению комбинации лог. 1 на входах элемента И и появлению потенциала лог. О на его выходе. Величина верхнего допускового уровня выбирается, исходя из возможных отклонений напряжения источника, а нижнего - из минимального напряжения с учетом падения напряжения на внутреннем сопротивлении развязывающего фильтра при минимально допустимом эксплуатационном уровне сопротивления изоляции. Практически в любой электрической сети возникают коммутационные переходные процессы, сопровождающиеся появлением постоянной составляющей напряжения сети относительно корпуса. Однако вероятность появления ложной информации о параллельной работе стремится к нулю при контроле по допусковым уровням, а длительность его существования ограничивается временем переходных процессов в сети. При необходимости достоверность контроля может быть повышена за счет уменьшения интервала времени, в течение которого ведется контроль напряжения смещения.

Генераторы синхроимпульсов 6 и зондирующего напряжения 7 представляют собой соединенные последовательно источники напряжений и полупроводниковые ключи, причем напряжение источника синхроимпульса выбрано больше напряжения источника зондирующего напряжения для селекции импульсов по величине напряжения. Источник зондирующего напряжения содержит диод в выходной цепи для защиты полупроводникового ключа от обратного напряжения.

Блок.регулирования уставок 8 представляет собой преобразователь постоянного

тока, протекающего по линии связи при включении генератора зондирующего напряжения, в пропорциональную величину напряжения. Блок может быть реализован на основе автогенераторных датчиков по- стоянного тока.

Коммутатор 9 представляет собой полупроводниковый ключ и может быть реализован на транзисторном оптроне типа ЛОТ 127.

Сопротивление уставки 10 представляет собой резистор, номинал которого выбирается, исходя из минимально допустимого уровня сопротивления изоляции для одного участкасету.

Приемник синхроимпульса 11 представляет собой оптрон, подключенный к линии связи через ограничительный резистор и стабилитрон, обеспечивающие прохождение импульсов синхронизации и блокирова- ние входной цепи оптрона при воздействии зондирующего напряжения..

Переключатель режима синхронизации ведущий-ведомый 12 предназначен для перевода вручную одного из устройств, ус- тановленных в сети, в режим ведущего (синхронизирующего) по отношению к другим устройствам, генераторы синхронизации которых к линии связи не подключаются. Указанные мероприятия по выбору режима синхронизации проводятся при установке устройств на обьекте.

Распределитель управляющих сигналов 13 содержит прецизионный генератор с делителем частоты и осуществляет выдачу сигналов Синхронизация (для управления генератором синхроимпульса), Измерение {последовательность сигналов, количество которых равно количеству устройств, установленных в сети), а также прием синх- роимпульса по входу Установка 0 (для приведения устройства в режим единого времени).

Возможный вариант выполнения распределителя представлен на фиг. 2 и содер- жит генератор стабильных интервалов с кварцевой стабилизацией, выполненный на микросхеме 512 ПС10 (DD1), а также делитель управляющих сигналов, выполненный на микросхемах 561 ИЕ9 (DD3, DD3, DD4). Делитель обеспечивает формирование 14 и управляющих сигналов Измерение. Формирование синхроимпульса осуществляется микросхемой типа 561 ТМ2 (DD6). Элементы И DD4.1, DD4.2 предназначены для передачи импульсов на вход микросхемы DD3 после заполнения DD2, Элементы ИЛИ DD5.1, DD5.2 предназначены для организации нового цикла после окончания 14-го сигнала. Очередность работы устройства в системе определяется положением перемычки S1, соединяющей один из выходов микросхем DD2, DD3 с выходом блока. При изготовлении каждому устройству (в соответствии с подключением перемычки) присваивается свой порядковый номер, а на объекте применяются устройства в порядке возрастания номеров, чем исключается одновременное включение в режим контроля двух устройств.

Для передачи сигналов между устройствами использована однопроводная линия связи, в качестве обратного провода служит корпус судна.

Описанное устройство работает следующим образом. При включении первого устройства в режим измерения электрическая сеть получает смещение от источника измерительного напряжения, что регистрируется блоками контроля смещения тех устройств, подключенных к участкам сети, работающим параллельно с первым. Блоки контроля смещения подают сигнал включения на коммутаторы, тем самым обеспечивается подключение сопротивлений уставок к линии связи. По команде от распределителя сигналов одновременно включается генератор зондирующего напряжения первого устройства и через блок регулирования ус-- тавок начинает протекать ток, определяемый сопротивлениями уставок параллельно работающих устройств. Выходное напряжение блока регулирования уставок принимает значение, пропорциональное.величине уставки приданной конкретной конфигурации сети. Если при этом в сети произошло снижение сопротивления изоляции ниже полученной величины уставки, то срабатывает элемент сравнения, обеспечивая сигнализацию о повреждении изоляции.

После окончания времени, отведенного, нз работу первого устройства, включается а работу второе устройство и все процессы протекают аналогично предыдущему и так далее.

Таким образом, при каждом измерении в устройстве контроля сопротивления автоматически вырабатывается напряжение уставки, адаптивно изменяющееся в соответствии с конкретной конфигурацией сети. Информативным параметром является постоянная составляющая смещения сети, возникающая при работе измерительного источника. Определение величины уставкй, соответствующей конкретной конфигурации сети, производится путем зондирования линии связи постоянным напряжением и трансформации величины постоянного тока в пропорциональное напряжение. При этом отпадает необходимость в использовании блок-контактов секционных выключателей, что не всегда возможно в свйзи с их ограниченным количеством и использованием их в схемах автоматики. Кроме того, в связи с исключением необходимости формирования логического сигнала, соответствующего структуре сети, количество линий связи уменьшается на N-1 (где N - количество установленных устройств контроля), что повышает помехоустойчивость и снижает повреждаемоСть, что конечном итоге повышает надежность функционирования всей системы контроля сопротивления изоляции. Дополнительным эффектом является упрощение схем автоматики и снижение стоимости монтажа..

Новизна заявляемого устройства заключается в выборе информативного признака параллельной работы (постоянное напряжение смещения сети) и оригинальном способе формирования сигнала уставки (подключение сопротивлений уставок к одной линии и зондирование линии постоянным напряжением). В устройстве также Оригинально решена проблема передачи Сигналов синхронизации и уставок по одной линий, что значительно упрощает эксплуатацию устройств.

Формул а из о брете ни я Устройство контроля сопротивления изоляции разветвленной электрической сети, содержащее источник измерительного напряжения, подключенный первым выводом к резистивному шунту, развязывающий .фильтр, подключенный к контролируемой

Сети, элемент сравнения, блок регулирования уставок, выход которого подключен к Опорному входу элемента сравнения, о т л и- чающее с я тем, что, с целью повышения

надежности функционирования, в устройство дополнительно введены коммутатор, генератор синхроимпульса, переключатель режима синхронизации, генератор зондирующего напряжения, приемник синхроимпульса, распределитель управляющих

сигналов, блок контроля смещения, вход которого подключен к точке соединения источ- ника измерительного напряжения и развязывающего фильтра, а выход - к входу

коммутатора, включенного последовательно с сопротивлением уставки к линейному выходу, генератор синхроимпульса, подключенный к линейному выходу через пере- кяючатель режима синхронизации,

генератор зондирующего напряжения, подключенный к линейному выходу через блок регулирования уставок, приемник синхроимпульса, подключенный к линейному выходу, распределитель управляющих сигналов,

выход Синхронизация которого подключен к входу генератора синхроимпульса, вы-, ход Измерение - к управляющему входу источника измерительного напряжения и генератора зондирующего напряжения, а

вход Установка 0 подключен к выходу приемника синхроимпульса, второй вывод резистивного шунта соединен с корпусом, точка соединения источника измерительного напряжения и резистивного шунта соедийена с сигнальным входом элемента Сравнения.

4/s -s

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для контроля и измерения сопротивления изоляции судовых электрических сетей с изолированной нейтралью, питающихся от нескольких генераторов. Устройство контроля сопротивления изоляции разветвленной электрической сети содержит источник измерительного напряжения, развязывающий фильтр, резистивный шунт, элемент сравнения, блок регулирования уставок, блок контроля смещения, коммутатор, сопротивление уставки, генератор синхроимпульса, переключатель режима синхронизации, генератор зондирующего напряжения, приемник синхроимпульса, распределитель управляющих сигналов. 2 ил.

I,K

v Ci,vj4

.

Л

m

S V V S Ч К Ч