Способ измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1638660 (р1) С 01 R 27/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4643198/21 (22) 26. 01 .89 (46) 30.03.91. Бюл. ¹ 12 (72) Л.Н.Карпиловский (53) 621.317.377(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1183920, кл. С 01 R 27/18, 1983. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ И ЕМКОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЕЙ (57) 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. СущИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения значений сonротивления изоляции и емкости электрических сетей.

Целью изобретения является повьппение точности измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей, имеющих большие емкости относительно земли, путем исключения необ2 .ность 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 разря- д

Я да 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 ф 1 сети и по соответствующим формулам („, определяют величины сопротивления изо- (,ф ляции и емкости сети. 2 ил. Ж

1 ходимости 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

1638660 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 опреде- 20 ляют величины сопротивления изоляции и емкости сети по выражениям цз

1n—

R =R(У вЂ” 1), 1n—

У2

tz

Х Uz (1п — — 1п — ) Uz 0(30 где R

3 сопротивление дополнительного резистора, шунтирующего сопротивление изоля- 35 ции и создающего условия для увеличения скорости разряда емкости сети; первое измеренное мгновенное значение измерительного.0 напряжения после прерывания ei o 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 0 значений напряжений.

2

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

- На фиг. 1 изображена эквивалентная схема измерительной цепи устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — устройство, реализующее способ.

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

- ("х С х

U(t) = Ui е (1) где U < — напряжение на емкости С в начальный момент времени разряда, фиксируемое сразу после прерывания поступления измерительного напряжения на импеданс изоляции, — время.

Выражение (1) характеризует процесс измерения величины U(t)/на первом этапе разряда емкости Сх. На втором этапе разряда емкости Сх, когда сопротивление R„ будет шунтировано добавочным сопротивлением К, это выражение приобретает следующйй вид:

v(t) = v,е п СХ (2) где U — мгновенное значение измери2 тельного напряжения на импедансе изоляции после подключения параллельно ему сопротивления R y. (при учете сопротивления искусствен- . ной нулевой точки во все выражения

I вместо К подставляется величина R = ит

= R +, где R сопротивле3 ние каждого из трех резисторов, об- разующих "звезду" искусственной нулевой точки);

Rõ Г.

R. = " — величина парали лельного сопротивления изоляции и дополнительного сопротивления R .

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

- з псх — U1e (3) а через такое же время t = 1дпосле

3 шунтирова ния сопротивления изоляции

Кх сопротивлением R1I, как — .— " — - - С „1п . (6)

Х 2

Приравнивая выражения (5) и (6) друг другу и решая относительно Р х, получ им

1n —, R„= К (— 1)

1n—

U1 (7) Подставляя выражение (7) в выражение (5) и решая его относительно

С„, получаем

R (1n П вЂ” ln — U) Бз Пг

3 02

Устройство для измерения сопро-. тивления изоляции и емкости электрических сетей, реализующее способ, состоит из источника 1 измерительного напряжения постоянного тока, аналоговых 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 В., R>>, К„„и С и

С„, которые для измеритель ого 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

163 з/ <н х (4)

3 г.

Выражения (3) и (4) можно переписать следующим образом относительно t<и t>, причем по условию з:

t 2. R C„ ln U

15

55

50 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 i2 временных интервалов. В результате в контролируемую сеть от источника 1 напряжения постоянного тока через сопротивление 6 и блок 21 ис-. кусственной нулевой точки начинает поступать единичньп скачок измерительного напряжения, заряжающий емкость сети Сх, а н задатчике 12 временных интервалов начинается отсчет заданного времени t<, поступает на вход задатчика 13 временного интервала, где начинается заданный отсчет времени tz первого этапа разряда емкости Сх на сопротивление изоляции R<.

По истечении априорно заданного указанного времени t < на выходе задатчика 13 временного интервала появляется сигнал, которьп1 переводит статический триггер 9 в положение "2", обеспечивающее замыкание аналогового ключа 5 и тем самым подключение параллельно сопротивлению изоляции добавочного сопротивления Л (величи 3 на сопротивления блока 21 искусственной нулевой точки по сравненнию с

R мала и ею можно для большей ясности изложения либо пренебречь, либо учесть ее в величине сопротивлеЙн ния R = R- + ). Одновременно сигф 3 3 нал с выхода задатчика 13 временного интервала поступает на первый вход 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 выхода задатчика 13 через элемент 25 задержки и через второй вход элемента ИЛИ 29 поступает на вход одновибратора 27, вызывая снова замыкание аналогового ключа 3. Время задержки 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 поступает мгновенное значение измерительного напряжения на импедансе изоляции в процессе разряда емкости С„, соответ1638660 ствующее окончанию первого этапа разряда, т.е. напряжение Uz. г

Так как сигнал с выхода задатчика 13 поступил одновременно и на вход задатчика 14 временных интервалов, то по истечении априорно заданного времени t = tz 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 напряжение, соответствующее концу второго этапа разряда емкости сети С„, т.е. напряжение U9.

Таким образом, на первый, второй и третий входы вычислителя 15 поступят значения напряжений U U < и Б

Сигнал с выхода задатчика 14 через элемент 26 задержки поступает и на четвертый вход вычислителя 15, и на вторые входы статических триг- 25 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 era вход зам- 30 кнут на первый выход.

Сигнал, поступивший на вход вычислителя 15, дает команду на определение величин сопротивления изоляции кх " емкости сети Сх "о выра"е ниям (7) и (8).

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

Сигнал же с выхода блока 22 фор- 40 мирования пауз, который может. быть выполнен и в виде одновибратора, и в виде задатчика временного интервала (по.выбору разработчика), после истечения заданного времени посту- 45 пает на второй вход логического элемента ИЛИ 30, с выхода которого он поступает на первый вход статического триггера 8 и вход задатчика 12 временного интервала, начиная тем самым новый цикл измерения. Пребывание одновибраторов 27 и 28 в неустойчивом состоянии выбирают значительно меньшим временных интервалов t2 и

Формула изобретения

Способ измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сеС

Х ! где R

Ui

)

11 з 11г

R (1п---1п — ) е — 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 иэмернтельного напряжения на импедансе изоляции в процестей, в котором в контролируемую сеть подают единичный скачок измерительного напряжения постоянного тока, в течение переходного процесса установления измерительного напряжения на нмпедансе 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 повьппения 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 R> и емкости С> осуществляют по формулам

1638660

Составитель Н. Шия нов

Техред А.Кравчук Корректор М.немчик

Редактор М.Циткина

Заказ 926 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о кр т ытиям и и ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, . У р

r Ужго од ул. Гагарина, 101 се разряда емкости сети; априорно заданное время между измерениями мгновен ных значений напряжений.