Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА по авт. ей. W 761939, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности при коммутациях в сети, введены два компаратора напряжения, -ждущий мультивибратор , реле,источник опорного напряжения , фильтр низкой частоты, однополупериодньш выпрямитель на операционном усилителе,причем выход блока деления подключен к входам первого компаратора напряжения и фильтра низкой частоты, выход первого компаратора напряжения подключен к входу ждущего мультивибратора и к одному из выводов обмотки реле, вьход ждущего мультивибратора подключен к входу второго компаратора напряжения, выход которого соединен с другим выводом обмотки реле один из нормально разомкнутых контактов которого соединен с выходной клеммой устройства, другой из нормально разомкнутых контактов реле соединен с первым выхо (Л дом источника опорного напряжения, выход фильтра низкой частоты через однополупериодный выпрямитель нг. операционном усилителе соединен с выходной клеммой устройства, второй ;выход источника опорного напряжения ;соединен с корпусом (землей). ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 R 27/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 761939 (2i) 3653728/24-21 (22) 18.10.83 (46) 28.02.85. Бюл. В 8 (72) В.А.Редькин. Е.П.Угрюмов, В.М.Иашенков, К.В.Петров, P.È.Àãðåñò и А.А. Иванов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов и Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (53) 621,317.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 761939, кл. G 01 R 27/18 01. 11.78. (54) (57) УСТРОЙСТВО ЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА по авт. св. В 761939, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности при коммутациях в сети, введены два компаратора напряжения, .ждущий мультивибратор, реле, источник опорного на„„SU „„1142804 пряжения, фильтр низкой частоты, однополупериодный выпрямитель на операционном усилителе, причем выход блока деления подключен к входам первого компаратора напряжения и фильтра низ.кой частоты, выход первого компаратора напряжения подключен к входу ждущего мультивибратора и к одному из выводов обмотки реле, вь.ход ждущего мультивибратора подключен к входу второго компаратора напряжения, выход которого соединен с другим выводом .обмотки реле, один из нормально разомкнутых контактов которого соеди., нен с выходной клеммой устройства, другой из нормально разомкнутых контактов реле соединен с первым выходом источника опорного напряжения, выход фильтра низкой частоты через однополупериодный выпрямитель нс операционном усилителе соединен с выходной клеммой устройства, второй ,выход источника опорного напряжения . соединен с корпусом (землей).

1 11428

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока под рабочим напряжением.

По основному авт. св. Ф 761939 известно устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, низкоомный резистор и разделительный конденсатор, блок фиксации уровня, программный блок, блок деления, причем один иэ выходов программного блока подключен к входу генератора импульсов, а другой — к управляющему входу блока фиксации уровня, информа. ционные входы которого подключены к выводам ниэкоомного резистора, выход блока фиксации уровня соединен с вхо-. дом блока деления. Устройство позволяет измерять сопротивление изоляции сетей постоянного тока со значиl тельными емкостями полюсов сети относительно земли f1) .

Однако в этом устройстве при коммутациях в контролируемой сети(особенно для случаев, когда коммутации совпадают с моментами выборки устройством информативного сигнала с низ30 коомного резистора) возможны провалы выходного сигнала до нуля, при этом устройство измерения сигнализирует о коротком замыкании полюса сети на землю, что может привести к ложным срабатываниям системы аварийной автоматики, отключению питающего напряжения и выходу из строя всей контролируемой системы, т.е. данное устройство обладает недостаточной по- мехозащищенностью при контроле раз- 40 ветвленных сетей.

Цель изобретения — павышение помехозащищ. нности устройства при коммутациях в сети.

Поставленная цель достигается тем,45 что в устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока дополнительно введены два компаратора напряжения, ждущий мультивибратор, реле, источник опорного на-50 пряжения, фильтр низкой частоты, одно" полупериодный выпрямитель на операционном усилителе, причем выход блока деления подключен к входам. первого компаратора напряжения и фильтра .55 низкой частоты, выход первого компаратора напряжения подключен к входу ждущего мультивибратора и к

04 2 одному из выводов обмотки реле, выход ждущего мультивибратора подключен к входу второго компаратора на- пряжения, выход которого соединен с другим выводом обмотки реле, один из нормально разомкнутых контактов которого соединен с выходной клеммой устройства, другой из нормально разомкнутых конТактов реле соединен с первым выходом источника опорного напряжения,выход фильтра низкой частоты через однополупериодный выпрямитель на операционном усилителе соединен с выходной клеммой устройства, второй выход источника опорного напряжения соединен с корпусом (землей).

На фиг. 1 изображено устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока;на фиг. 2— временные диаграммы его работы.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, подключенный через низкоомный резистор 2 и разделительный конденсатор 3 к полюсу контролируемой сети, изображенной в виде параллельно соединенных сопротивления 4 и емкости 5 полюсов сети относительно земли> а также эквивалентного источника б рабочего напряжения, блок 7 фиксации уровня, под,ключенный к.низкоомному резистору 2, управляющий вход которого соединен с выходом программного блока 8, второй выход программного блока 8 соединен с входом генератора 1 прямоугольных импульсов, выход блока 7 фиксации соединен с входом блока 9. деления, а выход последнего соединен с входами фильтра 10 низкой частоты и первого компаратора 11 напряжения, выход компаратора 11 соединен с одним из выводов обмотки реле, входом ждущего мультивибратора 12, выход которого подключен к входу второго компаратора 13 напряжения, выход которого соединен с другим выводом обмотки реле 14, к одному из нормально разомкнутых контактов реле 14 подключен источник 15 опорного напряжения, выход фильтра 10 подключен к входу однополупериодного выпрямителя

1б, содержащего операционный усилитель 17, выход которого соединен с катодом диода 18, анод диода 18 соединен с первым выводом резистора

19, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 17 и к одному иэ выводов резистора 20, второй вывод которого

3 1142 подключен к выходу фильтра 10 низкой частоты, второй из нормально разомкнутых контактов реле 14 и анод диода

18 подключены к выходной клемме 21 устройства.

Устройство работает следующим образом.

На выходе генератора 1 формируется двухполярное прямоугольное напряжение (фиг. 25). Положительный сигнал совпадает с поступающими на вход генера.тора 1 синхроимпульсами 22 (фиг.2д) с программного блока 8. На низкоомном резисторе 2 при этом возникают всплески напряжения 24 (фиг. 22), которые в положительный полупериод работы генератора 1, йри выборе емкости С Э

С (С „- максимально возможная емаах кость для данной сети), а также при

R 2 (< R где R< минимально до щлр пустимое сопротивление изоляции полюсов сети относительна .земли, с достаточной степенью .точности, удовлетворяют выражению

1 ц+ = U3 R + ц е»»

"2 R4 где ц» — амплитуда оперативного сигнала.

В момент времени 1» (фиг. 26) с программного блока 8 на управляющий вход блока 7 фиксации поступают синхроимпульсы 23 (фиг. 2 ). Входное напря-.... жение блока .7 фиксации при этом равЦл R

;но U

Так как переходной процесс, обусловленный перезарядом максимально возможной емкости сети к моменту выборки (4») можно считать почти полнос l тью законченным, значение второго члена правой части уравнения, отражающего этот процесс в этот момент близко к нулю. Напряжение на выходе блока 7 фиксации устанавливается равным напряжению на резисторе 2 в момент (1,) и остается неизменным до следующего момента выборки в момент времени 2. Сигнал с блока 7 фиксации поступает на вход блока 9 деления в качестве делителя. Блок 9 деления осуществляет деление, в результате на его выходе получают SS

К л

Vl- — = в = — Я4=x2 »»4

Vg Ч,»» 4 K 4

804 4 где К вЂ” коэффициент, определяющий коэффициент передачи блока 9 деления, К-U R — постоянная величина, а

К<

К

К

На выходе блока 9 деления получаем сигнал, линейно связанный с измеряемым сопротивлением изоляции.

Этот сигнал проходит через фильтр 10 и выпрямитель на операционном усилителе 17, напряжение на выходе которо. го изменяется от 0 до -UH, где »J»»вЂ” напряжение насыщения усилителя 17 °

В том случае, когд входной сигнал блока 9 деления лежит в пределах рабочего диапазона от Ц„„р до U><„

ll lno)l (фиг. 2 ), а .— <30 блок 9 деле1 1 Й ния работоспособен и на его выходе присутствует сигнал (результат деле ния). Если входной сигнал блока 9 деления выходит из указанных границ, происходит срыв работы блока деления и его выходной сигнал падает до нуля. Предположим, что в момент времени (фиг. 22) произошла коммутация.в контролируемой сети, что привело к появлению достаточно сильного всплеска напряжения 24 на резисторе

2 (фиг. 22). На выходе блока 7 фиксации появляется напряжение и» (фиг.

2)), которое больше U ä„. При этом происходит срыв работы блока 9. деления и напряжение на его выходе с постоянной времени С»,определяемой инерционностью блока 9 деления, экспоненциально уменьшается до нуля (фи".2e).

Выходное напряжение (фиг. 2 ) также понижается в этот отрезок времени, но с постоянной,определяемой инер2 ционностью фильтра 1О. Причем выбирается 2>> 1. В момент времени напряжение на выходе блока 9 деления достигает уровня Ux,срабатывания компаратора 11 напряженйя (фиг. 2e), на его выходе формируется ступенчатый перепад напряжения, который воздействует на обмотку реле 14 и эамыка. . ет контакты. На выходе устройства появляется напряжение от (дополнительного) источника 15 (фиг. 2)). его величина U»> выбирается больше, чем напряжение насыщения усилителя 17, и диод 18 при этом заперт. Выходное напряжение остается неизменным до следующего момента выборки 1 . На выходе блока 7 фиксации уровня в момент » устанавливается напряжение, Э 1142 лежащее в интервале от Цю;и до Ощр„.

Блок 9 деления приходит в рабочее состояние, на его выходе с постоянной t начинает нарастать сигнал 25 (фиг. 2g). Как только его величина достигнет уровня срабатывания компаратора 11 напряжения (4 ), на выходе компаратора 11 формируется ступенчатый перепад 26 (фиг. 2 ).

При этом реле 14 не размыкает контактов. Компаратор 11 зайускает задним фронтом ждущий мультивибратор 12 (фиг. 2K). От мультивибратора срабатывает компаратор 13 напряжения (фиг. 2,И), что не дает разомкнуться контактам реле 14.

Только после формирования заднего фронта импульса на выходе компаратора 13 контакты реле 14 размыкаются и на выходе устройства появ- р ляется сигнал 27 с операционного усилителя 17 (фиг. 2)). Задержка, определяемая длительностью импульса мультивибратора 12, должна быть больше интервала 1 — 1 (фиг. 2e).

Это время, в течение которого сигнал на выходе блока 9 деления поднимается от нуля до величины, соответствующей напряжению нижней аварийной уставки "g (фиг. 2 е). Уровень 0 „м 3О определяется минимально допустимым сопротивлением изоляции.

Задержка (фиг. 2e) дает возможность напряжению на выходе фильтра

10 достигнуть величины, равной напряжению на выходе блока 9 деления, 35 которая определяется величиной измеряемого сопротивления изоляции.

При изменении величины измеряемого сопротивления от 0 до R и рчах(uq щру 4О соответствует напряжению 0 „„ на входе блока деления 9) устройство работает аналогично известному устройству, обеспечивая линейное преобразование измеряемого сопротивления в

45 выходное напряжение постоянного тока, Только при выходе напряжения с блока

7 фиксации из границ рабочего диапазона (от llù„„до0,р„) срабатывает компаратор 11, предотвращая появЬО ление на выходах устройства напряже,,ния, равного нулю.

Устройство может быть реализовано следующим образом.

В состав программного блока 8 входит автоколебательный мультивибра. . 55

804 6 тор на микросхеме 153УД2, делитель частоты на микросхеме 133ЕН5, логические схемы, выделяющие микроимпульсы из совокупности сигналов на выходе делителя частоты (133ЛИ1, 133ЛАЗ).

Генератор 1 является компаратором на. пряжения.на микросхеме 153УД1..

Блок 7 фиксации уровня дифференциальный каскад на операционном усилителе (153УД2).

Блок 9 деления включает интегратор на микросхеме 153УД2, компаратор (153УД2, формирователь логического уровня для управления ключом 133ЛАЗ, ключ 143КТ1, генератор пилообразного напряжения на транзисторе 2Т203А, ав. токолебательный мультивибратор на транзисторах 2Т203А.

Фильтр 10-активный фильтр первого порядка на микросхеме 544УД1А, компаратор 11 — компаратор напряжения на операционном усилителе 153УД2.

Ждущий мультивибратор 12 построен на операционном усилителе 153УД2.

Компаратор 13 — компаратор напряжения на операционном усилителе

153УД2.

Реле 14 — реле РЭС64А в совокупности с логическим элементом ИЛИ, объединяющим управляющие сигналы обоих входов.

Источник 15 опорного напряжения питающее напряжение в 15 В со стабилизатрра 142ЕН2.

Однополупериодныи выпрямитель 16 построен на операционном усилителе

153УД2.

Предлагаемое устройство имеет зна. чительную практическую ценность имен. но как датчик сигнала для системы. аварийной автоматики. Оно не дает срывов выходного напряжения до нуля при контроле сопротивления изоляции высоковольтных сетей, имеющих разветвленную структуру в рабочем режиме, который предполагает включение и выключение рабочего напряжения контролируемой сети, подключение источников питания, резкое изменение величины нагрузки, подключение и отключение дополнительных цепей к контролируемой сети. Высокая помехозащищенность устройства обеспечивает возможность его широкого применения для контроля сопротивления изоляции сило. вых сетей постоянного тока.

1 342804

1142804

Составитель Л.Фомина

Редактор N.Êåëeìåø Техред Т,Фанта Корректор О.Билак

Заказ 732/40 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к железнодорожному транспорту с электрической тягой и к электротехнике и может быть использовано для профилактического контроля сопротивления изоляции троса группового заземления относительно опор контактной сети электрифицированной железной дороги

Изобретение относится к области электроизоляционной техники, в частности к технике контроля изоляции трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью, например, в системах электроснабжения городов

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для пофазного определения активных и полных проводимостей изоляции в сетях с изолированной нейтралью и симметричными емкостными проводимостями изоляции

Изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите систем электроснабжения и позволяет повысить помехоустойчивость измерений сопротивления изоляции и надежность защиты

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением 6 - 35 кВ, и может быть использовано для точного измерения емкости фаз сети на землю для последующей резонансной настройки дугогасящих реакторов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты электротехнических установок и человека в трехфазных (многофазных) сетях с изолированной нейтралью

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам измерения и компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением 6 - 35 кВ, и может быть использовано для точного измерения емкости фаз сети на землю для последующей резонансной настройки дугогасящих реакторов

Изобретение относится к устройствам компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением 6 - 35 кВ и может быть использовано для точного измерения емкости фаз сети на землю с целью последующей резонансной настройки дугогасящих реакторов

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике транспортных средств с электротягой
Наверх