Способ измерения сопротивления изоляции и емкости электрической сети

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к измерению сопротивления и емкости изоляции фидеров электрической сети. Целью изобретения является повышение точности определения сопротивления изоляции и емкости электрической сети и ее фидеров. Способ предусматривает подачу в сеть единичного скачка измерительного напряжения , формирование заднего фронта этого напряжения и паузы перед подачей следующего скачка измерительного напряжения . Для повышения точности в промежутке между подачей единичного скачка и моментом формирования заднего фронта измеряют и запоминают мгновенное значение суммарного измерительного тока и его активной и реактивной составляющих в фидерах сети, и выполняют ряд других операций . Величины сопротивления изоляции и емкости электрической сети и ее фидеров определяют из системы уравнений, приведенной в формуле изобретения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 С 01 R 27/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР по ;)гщг (вр р

- -Л" 1 4 " -.- :

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4470942/21 (22) 02.08.88 (46) 15,06,91, Бюл. ¹ 22 (72) Л.Н.Карпиловский (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1183920, кл. G 01 R 27/18, 1986. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ И ЕМКОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерению сопротивления и емкости изоляции фидеров электрической сети. Целью изобретения является повышение точности определения сопротивления изоляции и емкости электрической сети и ее

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к измерению сопротивления и емкости изоляции фидеров электрической сети.

Цел ью изобретения я вля ется повышение точности определения сопротивления изоляции и емкости электрической сети и ее, фидеров.

На чертеже приведена схема, реализующая предлагаемый способ.

Она содержит источник 1 измерительного напряжения постоянного тока, датчики

2-5 измерительного тока, калиброванные. резисторы 6-9, ключи 10-20, запоминающие элементы 21-24, вычислители 25 и 26, индикаторы 27 и 28 сопротивления изоляции, индикаторы 29 и 30 емкости сети и фидеров, индикатор 31 номера контролируемого в. данный момент фидера, развязывающий блок.32, распределитель 33 временных интервалов, запоминающие элементы (например, статические триггеры) 34-37, счетчик 38

„„. Ж„„1656474 А1 фидеров. Способ предусматривает подачу в свть единичного скачка измерительного напряжения, формирование заднего фронта этого напряжения и паузы перед подачей следующего скачка измерительного. напряжения, Для повышения точности в промежутке между подачей единичного скачка и моментом формирования заднего фронта измеряют и запоминают мгновенное значение суммарного измерительного тока и его активной и реактивной составляющих в фидерах сети, и выполняют ряд других операций. Величины сопротивления изоляции и емкости электрической сети и ее фидеров определяют из системы уравнений, приведенной в формуле изобретения. 1 э.п. ф-лы, 1 ил. импульсов, счетчик 39 фидеров, логические элементы И 40-43, одновибраторы 44 и 45, элементы 46 и 47 задержки, конденсаторы

48 и 49, тумблер 50, логический элемент

ИЛИ 51, диод 52, клеммы 53-57.

Кроме того, на чертеже изображены выключатели 58. 59 и 60 фидеров, с помощью которых осуществляется их подключение и отключение от сети, а также сопротивления изоляции сети 61 (R<>) и фидеров 62(R>y<), 63(Rxg2), 64(йхфз) и емкости 65(Схз) и бб(Схф1), 67(Схф2), 68(Схфз), Первый выход источника 1 измерительного напряжения постоянного тока через соединенные последовательно аналоговый ключ 10, датчик 2 измерительного тока, резистор 6 и конденсатор 48 для сетей постоянного тока соединен с клеммой 54. Второй выход источника 1 подсоединен к земле (корпусу). Выход аналогового ключа 10 через развязывающий блок 32 соединен со входом распределителя 33 временных ин1656474

10 элемента И 43

20

35

40 ч5

50 тервалов, первый выход которого соединен со входом счетчика 38 импульсов, второй выход соединен со вторым входом запоминающего элемента 34, третий выход соединен с запараллеленными первыми входами элементов И 40, 41 и 42, четвертый выход соединен с первым входом запоминающего элемента 34, первым входом элемента И 43.

Первый вход запоминающего элемента

34 соединен также через диод 52, конденсатор 49 и тумблер 50 с клеммой 53, к которой подведено постоянное напряжение от источника питания. всего устройства, и через диод 52 с первым входом элемента ИЛИ 51.

Выход датчика 2 тока соединен с первыми информационными входами аналоговых ключей 17 и 18. Второй (управляемый) вход ключа 17 соединен со вторым (управляемым) входом ключа 19 и через одновибратор

45 с первым выходом счетчика 38.

Второй (управляемый) вход ключа 18 соединен непосредственно со вторым (управляемым) входом ключа 20, выходом одновибратора 44, а через элемент 46 задержки — с третьими (управляемыми) входами вычислителей 25 и 26 и вторым входом элемента ИЛИ 51, выход которого соединен со входом счетчика 39 фидеров. Вход одновибратора 44 соединен с выходом счетчика

38 импульсов и вторым входом элемента И

43. Выходы ключей 17 и 18 через аналоговые запоминающие элементы 21 И 22 соответственно соединены с первым и вторым входами вычислителя 25, первый выход которого соединен с индикатором 27, а второй выход — с индикатором 29. Выходы датчиков 3, 4 и

5 тока соединены с первыми входами аналоговых ключей 14, 15 и 16 соответственно, выходы которых запараллелены и соединены с первыми входами аналоговых ключей

19 и 20, выходы которых через аналоговые запоминающие элементы 23 и 24 соответственно соединены с первым и вторым входами вычислителя 26, Первый выход вычислителя 26 соединен с индикатором 28, а второй выход — с индикатором 30.

Первые выводы резистора 7 через аналоговый ключ 11, резистора 8 через аналоговый ключ 12 и резистора 9 через аналоговый ключ 13 подсоединены к токоведущим жилам соответствующих фидеров.

Вторые выводы этих резисторов подсоединены к земле. Вторые входы аналоговых ключей 11, 12 и 13 соединены с выходами запоминающих элементов 35, 36, 37. Первый вход-запоминающего элемента 35 соединен с выходом элемента И 40, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика 39 фидеров и вторым входом аналогового ключа 14, Первый вход запоминающего элемента 36 соединен с выходом элемента

И 41, второй вход которого соединен со вторым выходом счетчика 39 фидеров и вторым входом аналогового ключа 15. Первый выход запоминающего элемента 37 соединен с выходом элемента И 42; второй вход которого соединен с третьим выходом счетчика

39 фидеров и вторым входом .аналогового ключа 16, Вторые входы запоминающих элементов 35, 36 и 37 соединены с выходом

При замыкании тумблера 50 единичный импульс от клеммы 53 через конденсатор 49 поступает на первый вход запоминающего элемента 34, который переводится в положение "2", при котором на выходе запоминающего элемента 34 появляется высокий потенциал; что ведет к замыканию аналогового ключа 10. В этом случае единичный скачок измерительного напряжения от источника 1 будет приложен между токоведущими шинами сети и землей, что вызовет протекание по этой сети измерительного тока. Информация о суммарной величине этого измерительного тока будет сниматься при помощи датчика 2 тока, а информация о составляющих этого тока в фидерах будет на выходах датчиков 3, 4 и 5 тока, расположенных на соответствующих фидерах, которые при помощи выключателей 58, 59 или 60. подключены к линии главного рабочего тока, Подача первого единичного скачка измерительного напряжения в контролируемую сеть приведет также к тому, что через развязывающий блок 32 (с высоким входным сопротивлением) на вход распределителя 33 временных интервалов поступит сигнал, который через заданное время вызовет появление и последующее присутствие сигнала на его первом выходе. Этот сигнал поступит на вход счетчика 38 импульсов. Поэтому на первом выходе счетчика 38 импульсов появится сигнал, который перебросит одновибратор 45 в неустойчивое состояние, вызвав на это время замыкание аналоговых ключей 17 и 19, обеспечив запись на аналоговых запоминающих элементах 21 и 23 текущих значений суммарного измерительного тока и составляющей этого тока, протекающий, например в фидере, на котором расположен датчик 3 тока. Последнее обусловлено тем обстоятельством, что одновременно с поступлением на первый вход запоминающего элемента 34 импульса при замыкании тумблера 50 этот импульс поступает и через элемент,ИЛИ 51 на первый вход счетчика 39 фидеров, сигнал с первого выхода которого, поступая на второй вход аналогового ключа 14, вызывает его

1656474 замыкание, подключая тем самым выход датчика 3 тока к первым входам аналоговых ключей 19 и 20.

Через заданное время на втором выходе распределителя 33 временных интервалов появится сигнал, который поступит на второй вход запоминающего элемента 34 и возвратит его в исходное состояние, при котором на его выходе будет присутствовать потенциал низкого уровня. Это вызовет размыкание аналогового ключа 10 и формирование заднего фронта измерительного импульса, Записанные же на аналоговых запоминающих элементах 21 и 23 текущие значения измерительных токов поступят на первые входы вычислителей 25 и 26 соответственно.

Через заданное время появятся сигналы на третьем выходе распределителя 33 временных интервалов, которые поступают на первые выходы элементов И.40, 41 и 42, В связи с тем, что на втором входе элемента . И 40 уже присутствует сигнал с первого выхода счетчика 39 фидеров, то на выходе элемента И 40 появится сигнал, который поступит на первый вход запоминающего элемента 35, переведя его в состояние "2", при котором на его выходе появится потенциал высокого уровня, обеспечивающий замыкание аналогового ключа 11, и тем самым параллельное подсоединение к импедансу изоляции фидера, на котором расположен датчик 3 тока, резистора 7.

Через заданное время сигнал появится на четвертом выходе распределителя 33 временных интервалов, с которого поступит на первый вход запоминающего элемента

34, повторно переведя его в состояние "2".

Это вызовет снова замыкание аналогового ключа 10 и подачу в контролируемую сеть второго единичного скачка измерительного напряжения, а также возврат через время задержки распределителя 33 временных интервалов в исходное состояние. Это приведет к тому, что нэ первом выходе распределителя 33 временных интервалов вновь появится сигнал, который приведет к появлению сигнала на втором выходе счетчика

38 импульсов и к исчезновению сигнала на первом выходе этого счетчика.

Сигнал со второго выхода счетчика 38 импульсов поступит на второй вход элемента И 43 непосредственно и через одновибратор 44 на вторые входы аналоговых ключей 18 и 20, вызывая их замыкание.

Таким образом, информация с выхода датчика 2 тока и датчика 3 тока будет в этот момент записана в аналоговые запоминающие элементы 22 и 24, с выхода которых она поступит на вторые входы вычислителей 25 и 26. Через некоторое время сигнал с выхода одновибратора 44, пройдя через элемент

46 задержки, поступит на третьи входы вы5 числителей 25 и 26, что является командой на решение системы из двух уравнений с двумя неизвестными, заложенных в программе. Уравнения выглядят следующим образом, так как конденсатор 48 выбирает10 ся намного больше по величине. чем возможная емкость сети, э для сетей переменного тока вообще может быть исключен:

Е (R„py)

1,() = — -((y — е 1. р R 4 Rx

Р,RхСл Rx о+ к о

20 где

25 Р1, Р2 — корни характеристического уравнения;

Ri — величина сопротивления резистора

6; ;(1) = — (3+ — е

R х Р,t >, () =

Е (Rx P

Pê

1 Rx (Сх+Со1 Ir

50 где

55 где Со —. величина априорно известной емкости, направленно изменяющей величину импеданса изоляции фидеров (Ст, Са и Сд).

После решения той или иной системы уравнений информация о величинах эквиваR» — величина сопротивления изоляции

30 (в вычислителе 25 Rx сети, à в вычислителе

26 -Rxô контролируемого в данный момент фиде ра);

С, — максимально возможная общая емкость сети;

35 Ro — величина сопротивления резисторов 7, 8 или 9;

Š— измерительное напряжение постоянного тока.

В случае реализации способа в виде ус40 тройства, где вместо сопротивлений резисторов 7, 8, 9 используются емкости С7, Св и

Сд, в вычислителях решается система уравнений

1656474 лентного сопротивления изоляции сети и эквивалентной емкости сети поступает на входы индикаторов 27 и 29, а информация о сопротивлении изоляции и емкости контролируемого в данный момент фидера поступит на входы индикаторов 28 и 30. При этом на индикаторе 31 будет присутствовать информация о.номере контролируемого в данный момент фидера, поступающая со счетчика 39 фидеров.

Одновременно с поступлением на третий вход вычислителей 25 и 26 сигнал с выхода элемента 46 задержки через элемент ИЛИ 51 поступит на счетный вход счетчика 39 фидеров, вызвав исчезновение сигнала с первого входа счетчика 39 и появление его на втором выходе этого счетчика.

Это приведет к тому, что исчезнет сигнал на втором входе аналогового ключа 14 и втором входе логического элемента И 40 и появится сигнал на,втором входе аналогового ключа 15 и втором входе логического элемента И 41, Это приведет к замыканию аналогового ключа 15 и обеспечению прохождения при подаче в контролируемую сеть четного единичного импульса через элемент И 41 сигнала с третьего выхода распределителя 33 временных интервалов в тот момент, когда он там появится, что вызовет перевод запоминающего элемента 36 в положение "2", когда на его выходе присутствует потенциал высокого уровня и, как следствие, замыкание аналогового ключа

12.

Таким образом, к контролю будет подготовлен второй фидер, подключенный с помощью выключателя 59.

Контроль состояния изоляции этого фидера (и величины его емкости относительно корпуса) будет происходить также в два этапа (при подаче двух контролируемых импульсов), как и первого фидера, и результаты будут выводиться на индикаторы 28 и 30, а номер фидера на индикатор 31, При подаче следующего нечетного (третьего) импульса после появления через определенное время сигнала на первом выходе распределителя 33 временных интервалов счетчик 38 импульсов перейдет в положение, когда сигнал появится на его первом выходе и далее процесс будет аналогичен описанному выше.

Предложенный способ позволяет обеспечить измерение не только величины эквивалентного сопротивления изоляции и эквивалентной емкости, но и сопротивления изоляции и емкости фидеров электрической сети, При этом информация о параметрах фидеров сети снимается простым способом.

©ормула изобретения

1. Способ измерения сопротивления изоляции и емкости электрической сети. эаклю5 чающийся в том, что подают в сеть единичный скачок измерительного напряжения, формируют через какое-то время задний фронт этого напряжения и паузу перед подачей следующего скачка измерительно10 го напряжения, отличающийся тем. что, с целью повышения точности, дополнительно в выбранный момент времени в промежутке между подачей единичного скачка измерительного напряжения и моментом

15 формирования заднего фронта измерительного напряжения измеряют и запоминают мгновенные значения суммарного измерительного тока и его активной и реактивной составляющих в фидерах сети, а в паузе

20 между повторной подачей единичного скачка измерительного напряжения увеличивают при подаче четного единичного скачка измерительного напряжения суммарный измерительный ток за счет увеличения его со25 ставляющих в отдельных фидерах сети путем измерения на известную величину активной составляющей сопротивления изоляции отдельного фидера сети, запоминают это изменение вплоть до формирования за30 днего фронта каждого четного единичного скачка и определяют величины сопротивления изоляции и емкости электрической сети и ее фидеров иэ системы уравнений х

E Rx+ of (Rx Ro p,<

40 где P,=е,еДе, р к1Йх+ Р,RО+ gx p

R — величина сопротивления опорного резистора;

Rx — величина активной составляющей сопротивления изоляции;

50 Rp — величина известного сопротивления, изменяющего величину активной составляющей сопротивления изоляции;

Сх — величина емкости сети.

2. Способ по и. 1, отличающийся

55 тем, что увеличение при подаче четного единичного скачка измерительного напряжения суммарного измерительного тока создают за .счет увеличения сосгавляющих этого тока в отдельных фидерах сети путем изменения на известную величину емкост1656474

10 ной составляющей сопротивления изоляции отдельного фидера сети, запоминают зто изменение до формирования заднего фронта каждого четного единичного скачка и определяют величины сопротивления изо- 5 ляции и емкости электрической сети и фиде.ров сети по системе уравнений где

Р1, Рэ — корни характеристического уравнения;

R> — величина активной составляющей

10 сопротивления изоляции;

С вЂ” величина известной емкости, изменяющей величину емкостной составляющей сопротвления изоляции;

Š— напряжение контролируемой сети.

Составитель Д. Чучелов

Редактор Н. Каменская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Черни

Заказ 2309 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101, ;(Ц= — « — е ) Е / х Р

-R,ÔР„ R, ) (") = 1 - — е

Ri+Rx К, ll, » õ г, R„.ñ„>.

R, R»

Р,.R„(Cх iC,1