Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей Советский патент 1979 года по МПК G01R27/18 

,.,,. . , . , , Изобретение относится к области измерений сопротивления изоляции электрических сетей, в частности сетей постоянного тока и обесточенных сетей. Известно устройство для измерени сопротивления изоляции, содержащее генератор импульсов, опорный резистор, конденсатор, аналоговый .ключ и индикатор 1. Это устройство имеет низкую точность измерения сопротивления иэол1я ции, особенно для случая сетей, име щих большие и неизвестные в каждый данный момент времени емкости полюсов сети относительно корпуса (Земл Это обусловлено , что генератор импульсов вьщает импульсы одинаково и фиксированной длительности, которая в ряде случаев может явиться не достаточной для зар:яда емкостей сети, особенно больших, с заданной степенью точности. В известном устройстве также нет никаких элементов дающих информаци1р о том, что ток в измерительной цепи носит (достиг) действительно чисто активный характер, что является необходимым услог вием обеспечения высокой точности измерения для подобных устройств. Выбирать же длительность импульса заведомо большей длительности любого возможного nepexo tHoro процесса .заряда емкостей сети не представляется возможным, так как в этом случае резко понизится быстродействие устройства, что также приведет к понижению точности измерения, так как возрастет вероятность коммутаций в электрической сети (подключения и отключения потребителей и Источников энергии) за период измерения, вызывающих изменения измеряемого сопротивления изоляции и шунтирующей его емкости. Изменения же указанных величин в процессё измерения понижают точность измерения и нарушают работоспособность устройства. Целью изобретения является повышение точности измерения. Достига ётся §ТЪ тем, что устройст-во для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного Тока, находящихся поднапряжением, и обесточенных сетей, имеющих емкости относительно корпуса (Земли), содержащее генератор импульсов, опорный резистор, конденсатор, аналоговый клич и индикатор, снабжено развязызающим блоком/ блоком определения экстремума, вычислителем и блоком формир вания пауз,выход которого через посл довательно соединенные генератор импульсов, опорный резистор и конденсатор подключен к входному зажиму ,1И к входу развязывающего блока, выхо последнего связан с входом блока определения экстремума и с первым входом вычислителя, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выводам опорного резистора, а четвертый вход вычислителя соедине с вторым входом генератора импульсо причем первый и второй выходы вычислителя через аналоговый ключ соедине с индикатором, а выход блока определения экстремума через блок формиров ния пауз подключен к второму входу генератора импульсов. На чертеже из6«5ражена функциональ ная схема устройства. Устройство содержит генератор импульсов 1, опорный резистор 2, кон денсатор 3, аналоговый ключ 4, индикатор 5, .развязывающий блок 6, блок 7определения экстремума, вычислител 8и блок 9 формирования пауЭ, выход которого через последовательно соединенные генератор импульсов 1, опор ный резистор 2 и конденсатор 3 подключен к входному зажиму и к входу развязывающего блока 6. Выход пОСлед него связан с входом блока 7 определения .экстремума и с nepBijM йходом вычислителя 8, второй и третий входы которого подключены k Ь6оТвё С1вую1чи выводам опорного резистора 2, а чётв тый вйод вычислителя 8 соединен с вт рым йходом генератора импульсов 1. Первый и второй выходы вычислительно блока 8 через аналоговый ключ 4 соединены с индикатором 5, Ш2х6д блока 7 определения экстремума подключен к входу блока 9 формирования пауз и к второму входу генератораИмйульсов 1. - ; - .-:.- . Работа устройства происходит следующим образом. При siаПуёке генератора импульсов 1 на его выходе появляется единичный скачок измерительного напряжения, образуквдий передний фронт и веритну измерительного импульса. Этот сигнал через опорный резистор 2 и конденсатор 3 поступает в исследуемую сеть. Так как входное сопротивление раз- . вязывакяцего блока 6 обеспечивааот очен высоким ( в случае реализации раз1вязывающего бл9ка 6 в виде конденсатора высокое входное сопротивление обеспечивают на входе блока 7 определения экстремума и на первом входе вычислительного блока 8), То величина напряжения измерительного сигнала на входном зажиме устройства определяется , главным образом, величиной импеданса ИЗОЛЯЦИЙ сети - параллельным соединением сопротивления изоляции и емкости сети. Это напряжение (либо информация о -его величине) через развязывающий блок 6 непрерывно поступает н первый вход вычислитедя. 8 и на вход блока 7 определения экст ремума. Одновременно через второй и третий входы в вычислитель 8 поступает информация о величине падения напряжения измерительного сигнала на опорном резисторе 2, т.е. фактически информация о величине полного тока измерительного сигнала, состоящего из активной и емкостной составляющих. В момент достижения напряжением измерительного сигнала на входном зажиме экстремума, что определяется с помощью-блока 7 определения экстремума, ёмкостная составляющая тока измерительного сигнала обращается в нуль, и величина полного тока измерительного сигнала определяется исключительно активной составляющей. Сигнал об этом с выхода блока 7определения экЬтремума поступит одновременно на четвертый вход вычислителя 8, на второй вход -генератора импульсов 1 и на вход блока 9 формирования пауз. По этому сигналу на выходе генератора импульсов 1 формируется задний фронт измерительного импульса, в блоке 9 формирования пауз начинается отсчет времени паузы, а в вычислителе 8 с помощью находящегося в нем логического устройства, на другой вход которого поступает информация о наличии импульса на выходе генератора импульсов 1, вырабатывается сигнал, Дс1ющий разрешение на замыкание аналогового ключа 4. Указанный разрешающий через первый вычислителя 8 поступает на управляемой вход аналогового ключа 4,. вы;зывая тем самым замыкание ключа 4. При замыкании ключа 4 информация о величине сопротивления изоляции ис.следуемой сети (которая может и непрерывно вырабатываться в вычислителе 8и до наступления экстремума в виде частного от деления величины напряясе- .ния измерительного сигнала на вход- ; ном зажиме на величину падения напряжения измерительного сигнала на известном по сопротивлению опорном резисторе 2, но соответствующая истине только в момент наступления экстремума) с второго выхода вычислителя 8 через аналоговый ключ 4 поступает на индикатор 5. Таким образом, на индикатор 5 выводится информация о величине сопротивления изоляции исследуемой сети только после полного заряда емкости сети током Измерительного сигнала,когда емкостная составляющая этого тока равна нулю. После сформирования паузы, необходимой для приведения устройства и его блоков в исходное состояние , с выхода устройства 9 формирования ггауэ нл первый вход генератора-импульсов 1 поступает сигнал, по которому на выходе генератора импульсов 1, формируется очередной единичный скачок измерительного напряжения (передний фронт и вершина измеритель ного импульса)и начинается новое очередное измерение. Устройство представляет собой автоматическую самонастраивающуюся систему, длительность измерительных импульсов которой является переменной, автоматически регулируемой в зависимости от величин емкости исследуемой сети и ее сопротивления изоляции на момент измерения. Эта длительность измерительного импульса является оптимальной, так как она всегда и достаточна для полного заряда емкостей сети и исключения тем самым и влияния на результат измерения сопротивления изоляции электрической сети, что обеспечивает повышение точности измерения. Придание устройству характера сам настраивающейся системы обусловлено введением в него блока 7 определе ния экстремума, блока 9 формирования ;Пауз и использованием генератора им,пульсов 1 в качестве генератора импульсов автоматически управляемой пв ременной длительности. Введение развязывающего блока 6 обеспечивает защиту анализирующей части устройства - вычислит,ельногр блока 8 и блока 7 определения экстре мума - от рабочего напряжения исследуемой сети, а также практически ис|ключает шунтирование анализирующей |частью устройства сопротивления изоляции сети, что повышает точность измерения. Введение вычислительного блока 8 обесгпечивает получение информации о величине сопротивления изоляции с высокой точностью и выдачу ее на индикацию в нужный момент. Подключение генератора импульсов 1 к входному зажиму через конденсатор 3 обесп ечивае;г преобразование характера переходного процесса заряда емкостей сети измерительным сигналом jis монотонного в апериодический, и тем самым возможность получения экстремума в этом переходном про цессе. Так как в момент достижения экстремума емкостная составляющая тока измерительного сигнала обращает ся в нуль, то это также способствует повы1яению точности измерения. Устройство обладает и повышенным быстродействием, так как выбором соответствующей величины емкости 6 конденсатора 3 точка экстремума пере- . ходного процесса заряда емкости сети измерительным сигналом может быть . придвинута, в принципе, как угодно близко к моменту генерации единичного скачка, т.е. переднего фронта импульса.. Это также повышает точность измерения, снижая вероятность коммутаций в исследуемой сети, изменяюичх величину сопротивления изоляции и емкости, в процессе измерения, Научно-технический и экономический эффект от применения устройства значителен, так как повышенная точность (и быстродействие) измерения обеспечивают возможность не только получения информации о состоянии изоляции электрической сети с высокой точностью, но и позволяют следить.за тенденциями ее изменения во времени, используя короткие отрезки времени. Это значительно повышает пожаро- и электробезопасность на всех объектах где расположены исследуемые сети. Формула изобретения Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока, находящихся под напряжением, и обесточенных сетей, имеющих емкости относительно корпуса (Земли), содержшдее генератор импульсов, опорный резистор, конденсатор, аналоговый ключ и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено развязывающим блоком, блоком определения экстремума, вычислитель{ньам блоком и блоком формирования пауз, выход которого через последовательно соединенные генератор импульсов, опорный резистор и конденсатор подключен к входному зажиму и к входу развязывающего блока, выход последнего, связан с входом блока определения ;экстреМУма1 и с первым входом вычислителя, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выводам опорного резистора, а четвертый вхбд вычислителя соединен с вторым входом генератора импульсов, причем первый и второй выходы вычислителя через аналоговый ключ соединены с индикатором, а выход блока определения экстремума через блок формирования пауз Ьодключен к второму входу генератора импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №426201, кл. G 01 R 27/00, 14.04.72.

664122

ГЦ

С3;,offff ,