Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей Советский патент 1982 года по МПК G01R27/18 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в телеметрических системах измерения сопротивления изоляции и емкости сетей постоянного тока на энергетических объектах различного назначения, а также для одновременного и независимого измерения активной и емкостной составляющих сопротивления высокоимпедансных RC-цепей, находящихся под воздействием постоянного напряжения или обесточенных.

По основному авт. св. 664122 известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее генератор импульсов, опорный резистор, конденсатор, аналоговый ключ и индикатор, развязывающий блок, блок определения экстремума, вычислительный блок, блок сформирования пауз, выход которого через последовательно соединенные генератор импульсов, опорный резистор и конденсатор подключен к входному зажину и к входу развязывающего блока, выход последнего связан с входом блока определения экстремума и с nepBtni входом вычислителя, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выводам опорного резистора, а четвертый вход вычислителя соединен с вторым входом генератора импульсов, причем первый и второй выходы вычислителя через аналоговый; ключ соединены с индикатором, а внход блока определения экстремума через блок формирования пауз подключен к второму входу гене10ратора импульсов С1.

недостатком известного устройства являются его ограниченные функциональные возможности, так как устройство не может измерять емкость

15 сети.

Цель изобретения - расмирение функциональных возможностей устройства для измерения изоляции электрических сетей.

20

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее генератор импульсов, опорный резистор, конденсатор, ана25логовый ключ, и индикатор, развязывающий блок, блок определения экстремума, вычислительный блок и блок формирования пауз, выход которого через последовательно соединенные

30 генератор импульсов, опорный резистор и конденсатор подключен к входному зажиму и к входу развязывающего блока, выход последнего связан с входом блока определения экстремума и с первым входом вычислителя, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выводам опорного резистора, и четвертый вход вычислителя соединен с вторым входом генератора импульсов, причем первый и второй выходы вычислителя через аналоговый ключ соединены с йндикатором, а выход блока определения экстремума через блок формирования пауз подключен к второму входу генератор Импульсов, дополнительно введены диф ференцирующий блок, второй вычислительный б/зок , второй аналога6ь1й ключ и второй индикатор, причем вход дифференцирующего блока соединен с выходом развязывающего блока, выход дифференцирующего блока соединен с первым взводом второго вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом блока формирования пауз, а первый и второй выходы через второй аналоговый ключ соединены со вторым индикатором. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, опорный резистор 2, конденсатор 3, первый аналоговый ключ 4 индикатор 5, развязывающий блок б, блок 7 определения, экстремума, первы вычислительный,блок 8 (вычислитель) блок 9 формирования пауз, дифференцирующий блок 10, второй вычислитель ный блок 11, второй аналоговый ключ 12, второй индикатор 13. Выход блока 9 через последователь но соединенные генератор 1, опорный резистор 2 и конденсатор 3 подключен к входному, зажиму и к входу развязывающего бока 6. Выход блока б соединен с входом блока 7 определе.ния экстремума, дифференцируюцда блО ком 10, и первым входом вычислительного Ьлока 8, второй и третий входы которого подключены к выводам опорного резистора 2, а четвертый вход блока 8 соединен с вторьда входом генератора 1. Первый и второй выходы вычислительного блока 8 через аналоговый ключ 4 соединен с первым индикатором 5. Выход блока 7 определения экстрег1ума подключен к входу блока формирования пауз и к второму входу генератора .1 импульсов. Выход дифференцирующего блока 10 связан с первым входом второго вычислительного блока 11, второй вход которого соединен с выходом блока 9 формирования пауз, а выход через второй аналоговый ключ 12 соединен с втopы индикатором 13. Устройство работает следующим образом. При запуске генератора 1 импульсов на его выходе появляется единич-. ный скачок измерительного напряжения, образующий передний фронт и вершину измерительного,импульса U2. Этот сигнал через опорный резистор 2 и кон- денсатор 3 поступает в исследуемую . сеть. Так как входное сопротивление развязывающего блока б обеспечивают очень высоким, то величина напряжения измеретельного сигнала на вхопнпм зажиме устройства оппелеляется величиной импеданса изоляции сети. Это напряжение через развязывающий блок б непрерывно поступает на первый вход вычислителя 8 и на вход 7 определения экстремума. 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 измерительногосигнала. В момент достижения напряжения U экстремума, что определяется с помощью блока 7 определения экстремума, емкостная составляющая тока измерительного сигнала обращается в нуль и величина полного тока измерительного сигнала определяется исключительно активной составляющей. Сигнал об этом с выхода блока 7 поступает одновременно на четвертый вход вычислителя Э, на вторсй вход генератора .импульсов 1 и на вход- блока 9 формирования пауз. По этому сигналу на выходе гене- . ратора импульсов 1 формируете, задний фронт измерительного импульса, в блоке 9 формирования пауз начинается отсчет времени паузы, а в вычислителе 8 с помощью находящегося в нем логического блока, на другой вход которого поступает информация о на личии импульса,на выходе генератора 1 импульсов, вырабатывается сигнал, дающий разрешение на эамыкание аналогового ключа 4. Указанный разрешающий сигнал через первый выход вычислителя 8 поступает на управляемый вход аналогового ключа 4. При замыкании ключа 4 информация о величине сопротивления изоляции исследуемой сети 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 разряда 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 блока 9 формирования пауз на первый вход генератора 1 импулЬ сов поступает сигнал, по которому на выходе генератора 1 импульсов, формируется очередной единичный скачок измерительного напряжения и на|чинается новое измерение. Принцип измерения емкости сети Ьэакличается в следующем. Ток Через резистор 2 i равен сумме токов, протекающих через активную составляющую полного импедан са сети RX и емкость сети С;, io ic. ic , (1) где id с активная и емкостная составляюи1ие полного тока соответственно. Токи 1д и if, равны: ic,; ic c,.(2 где Ящ - сопротивление резистора 2; RX - сопротивление изоляции кон ролируемой сети; Сх - емкость сети; Ищ - напряжение на резисторе 2; U)( - напряжение на и шедансе изоляции. Подставляем выражение (2) в (1) и решаем последнее относительно С Viii - U,L Ж в момент формирования переднего фронта М«ПУль са;амплитудой Ejj; на выходе генератора 1 ток « равен нулю, а ток io тг , так как напряжение на емкости Сх скачком измениться не может. Вследствие этого вщ аженив (3) упрогадется С. --Ь где tj, - моменти времени, соответству1ощие передним фронтом выходных- импудьсрв генератора 1. В соответствии с алгоритмом (4). на пряжение U формируемое в контрол руемой, сети под воздействием тестового сигнала, поступает через развя ывающий блок б на дифференцирующий (3) блок 10, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный производной . Этот сигнал поступает на первый вход вычислительного блока 11, на второй вход которого подается синхронизируюЕщй сигнал с выхода блока 9 формирования пауз, дающий разрешение на замыкание ключа 12. Постоянная величина задается непосредственно в вычислительном блоке 11. ,На индикаторе 13 подается выходной риг на л блока 11 в момен.ты Ц , соответствующие передним фронтам выходных импульсов генератора 1. Согласно (выражения (4) этот сигнал пропорционален емкости сети. Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства, а именно в том, что ономожет измерять также и емкость сети, погрешность от нелинейности при измерении емкости сети не превышает 5%. Формула изобретения Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей по авт. св. 664122, отличающееся тем, ТО, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены дифференцируюгдай блок, второй вычислительный блок, второй аналоговый ключ и второй индикатор, причем вход дифференцирующего блока соединен с выходом развязывающего блока, выход дифферен цирумщего блока соединен с первым входом второго вычислительного блока/ второй вход которого соединен с выходом блока формирования пауз, а первый и второй выходы через второй аналоговый ключ соединены с вторым индикатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 664122, кл. 3 G 01 R 27/18, 1976.