Устройство предварительного автоматического контроля изоляции участка электрической сети

 

Изобретение относится к измерениям электрических величин, в частности к устройствам испытания электрической аппаратуры, линий и элементов на короткое замыкание, обрыв, утечку или неправильное соединение. Устройство снабжено блоком 13 управления, аналого-цифровым преобразователем 14, источником 2 стабилизированного напряжения, блоком 3 автономного питания, элементами 15 - 18 выборки и хранения, дифференцирующими звеньями 19, 20, линейным развязывающим усилителем 21, коммутатором 22 аналоговых сигналов, выключателем 23, генератором 24 импульсов, компаратором 25, мостом 26 с термочувствительными элементами 27, 28, логическим элементом ИЛИ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 29, дешифратором 30, блоком 49 системного сброса, блоком 31 индикации, блоком 50 температурных уставок. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СООЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А2 (19) (И) щ) G 01 R 31/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1073712 (21) 4680396/.21 (22) 18.04.89 (46) 07.07.91. Бюл. Р 25 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) В.И.Шуцкий, Н.Н.Заблодский и Н.N.Øàêóëà (53) 621.317.799(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1073712, кл. G 01 R 31/02, 1984.

2 .(54) УСТРОЙСТВО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО

АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ

УЧАСТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ (57) Изобретение относится к измерениям электрических величин, в частности к устройствам испытания электрической аппаратуры, линий и элементов на короткое замыкание, обрыв, утечку лли неправильное соединение, Устройство снабжено блоКоМ 13 угравления, аналого †цифров преобразователем 14, источником 2 стабилизированного напряжения, блоком 3 автономного питания, элементами 15-18 выборки и хранения, дифференцирующими звеньями 19, 20, линейным развязывающим усилителем

21, коммутатором 22 аналоговых сигналов, выключателем 23, генерато1661686 ром 24 импульсов, компаратором 25, мостом 26 с термочувствительными элементами 27, 28, логическим элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29, дешифратором 30, блоком 49 системного сброса, блоком 31 индикации, блоком 50 температурных уставок. 1 з.п. ф-лы, 4 ил, 30

Изобретение относится к измерению электрических величин, в частности к устройствам испытания электрической аппаратуры,. линий и элементов на короткое замыкание, обрыв, утечку или неправильное соединение, ожет быть использовано для автома гической оценки и диагностики изоЛяции перед включением в работу электроприемников и участков электрических сетей с изолированной нейтралью и является усовершенствованием устройства, описанного в авт,св.

М 1073712.

Целью изобретения является повышение достоверности и информативности контроля за счет обеспечения диагностики изоляции контролируемого участка сети.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 диаграмма определения углов наклона участков кривой зависимости изменения токов утечки от машинной наработки электроприемника, на фиг. 3диаграмма логических состояний устройства; на фиг. 4 — функциональная

40 схема блока температурных установок.

Устройство содержит источник 1 испытательного напряжения, источник

2 стабилизированного напряжения, 45 блок 3 автономного питания, реле 4 времени, делитель напряжения с плечами 5 и 6, конденсатор 7, операционные усилители 8 и 9, промежуточное реле 10, пороговые элементы 11 и 12, блок 13 управления, аналого-цифровой

50 преобразователь 14, элементы 15, 16, 17 и 18 выборки и хранения, дифференцирующие звенья 19 и 20, линейный развязывающий усилитель.21 с высоким

55 входным сопротивлением, коммутатор

22 аналоговых сигналов, выключатель

23, генератор 24 импульсов, компаратор 25, мост 26 с термочувствительными элементами 27 и 28, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29, дешифра-. тор 30, блок 3 1 индикации, Устройство подключено к участку сети, служащему для питания контролируемого. электроприемника 32, снабженного коммутационным блоком 33. Блок 13 управления реализован на базе микроконтроллера. В состав аппаратных средств микроконтроллера входят стираемое перепрограммируемое ПЗУ программ, регистровое ОЗУ, арифметическо-.логический блок, устройство управления, программируемый таймер-счетчик, программно-управляемые блоки ввода-вывода.

Высокоомный вход источника 1 напряжения шунтирован контактом 34 реле 4 времени и блокировочным контактом 35 блока 33, Выход источника 1 напряжения соединен одним полюсом с участком сети через последовательно соединенные выключатель 23 и контакт 36 блока 33, а другим полюсом с плечом

6 делителя напряжения. Конденсатор 7 через импульсный контакт 37 реле 4 времени соединен со средней точкой делителя напряжения, а через контакт

38 того же реле — с входом усилителя

8, к выходу которого через диод 39 подключен пороговый элемент 11..Плечо 6 делителя напряжения подключено к входам усилителей 8 и 9 через контакт 40 реле 4 времени, а второй вход усилителя 9 соединен с его выходом через резистор 41. Контакты 42 и 43 пороговых элементов 11 и 12 включены в цепь управления реле 10 последовательно с контактами 44 и 45 кнопок дистанционного управления. При этом кнопка пуска шунтирована контактом 46 реле 10„24 импульсов подключен к выходу источни.ка 2 стабилизированного напряжения через контакт 47 блока 33. К треть16 ему управляющему входу "Сброс" блока 13 управления через второй замыкающий контакт 48 пусковой кнопки дистанционного управления подключен блок 49 системного сброса. Блок 50 температурных установок содержит термочувствительный делитель напряжения с плечами 51 и 52, блок 53, состоящий из и компараторов 54, блок

55 резисторных делителей напряжения, состоящий из п-1 резисторных делителей 56 напряжения, и усилитель 57.

Устройство работает следующим образом.

При появлении напряжения на фазах питающей сети, например, при включении разъединительного магнитного пускателя осуществляется подача напряжения на вход источника 2 стабили зированного напряжения. При этом появляется напряжение на входе термочувствительного моста 26; на входе питания блока 13 управления и опорное напряжение U на втором входе компаратора 25.

Нажатие «а пусковую кнопку вызывает срабатывание реле 10, которое самоблокируется контактом 46. На вход источника 1 напряжения подает5 ся питание через катушку коммутационного блока 33, и происходит запуск реле 4 времени, Одновременно вторым замыкающим контактом 48 пусковой кнопки осуществляется кратковременное подключение блока 13 управления к блоку 49 системного сбро-са.При этом счетчик команд блока 13 уп-, равления устанавливается в О вы11 11

) бирается банк 0 памяти программ, останавливается таймер-счетчик и запрещаются прерывания, В соответствии с программой блок 13 управления устанавливает на пятом управляющем выходе напряжение, соответствующее уровню логической "1", которое поступает на первый вход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29.

Далее выполняется вычисление изменения машинной наработки электроприемника 32 с момента последнего включения: Ь th = М/f, где М число импульсов, поступивших с генератора 24 импульсов на первый информационный вход блока управления, f — частота импульсов генератора

24 импульсов, занесенная в виде константы в память программ блока 13 управления. Определяется общая машин61686!

О!

55 ная наработка электроприемника 32: п, + Л,„и ее логарифм.

1g t, где t „— предыдущее з наче— ние наработкй йа момент последнего включения, взятое иэ памяти данных блока 13 управления. Найденные значения наработок заносятся в ОЗУ.

Затем блок 13 управления проводит анализ сигналов запроса прерывания от внешнего источника, поступающих на первый управляющий вход микроЭВМ и формируемых на выходе элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29 в зависимости ат состояния двух его входов. Этот управляющий вход проверяется блоком управления каждый MRtUHJ;ный цикл, и при наличии на входе сигнала низкого уровня осуществляется безусловный переход к первой подпрограмме автоматического контроля, диагностики и регистрации параметров изоляции контролируемого участка сети.

При высоком уровне сигнала на входе линии запроса прерывания .блок

13 управления осуществляет безусловный переход к второй подпограмме автоматического контроля изоляции электроприемника.

Переход к конкретной подпрограмме сопровождается установкой на соотг ветствующих линиях многоразрядной шины первого информационного выхода блока 13 управления такого уровня напряжения, который делает активным индикатор Холодное состояние изоляциин или Нагретое состояние изоляции".

Диагностика состояния изоляции участка электрической сети с электроприемником 32 выполняется в различные периоды его эксплуатации при одинаковой температуре в холодном состоянии, что обеспечивает сравнимость результатов измерений параметров изоляции при различных =.Hàчечиях наработки электроприемника.

При включении электроприемника 32, находящегося в холодном состоянии, например после простоя или ремонтной смены, активные сопротивления термочувствителъного элемента 27, установленного в обмотке электроприемника

32, и термочувствительного элемента

28, установленного в окружающей среде, равны, а сигнал на выходе мо-,, ста 26 равен нулю. При тепловом состоянии электроприемника 3?, от1661686

35 личном от холодного на выходе мо ста 26 появляется сигнал небаланса.

Сигнал с выхода моста 26 поступает на первый вход компаратора 25, где сравнивается с опорным напряжением

U, а результат сравнения подается на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 29. Низкий уровень логического сиГнала на выходе элемента ИСКПЮЧАIO111 EF, ИЛИ, 29 соответствует состояни1о баланса моста 26, т.е. холодному состоянию элехтроприемника 32, и инициирует в блоке 13 управления пер вую подпрограмму автоматичес ко го контроля, диагностики и регистрации параметров изоляции. В соответствии с этой подпрограммой на первом, втором, третьем и четвертом управляющнх выходах К1,..., К4, соединенных сОответственно с управляющими входами элементов 15-18 выборки и хранения, устанавливается уровень логической "1", соответствующий режиму элементов 15-18.

Затем в программируемый таймер- счетчик блока 13 управления производится загрузка константы, априорно,соответствующей середине интервала времени, в течение которого происходит заряд геометрической емкости изоляции контролируемого участка сети, например 0,005 с. Блок управления выдает через шестой управляющий выход разрешение в виде логического сигнала О на управляющий вход выключателя 23 и затем выполняет запуск таймера-счетчика. При

Подаче разрешающего сигнала на управляющий вход выключателя 23 последний осуществляет замыкание выходной цепи источника 1 испытательного напряжения, и через изоляцию контролируемого электропремника 32 и делитель напряжения с плечами 5 и 6 начинает протекать ток, представляющий собой сумму тока сквоз. ной проводимости 1 и тока переходного процесса. Последний разделяется на две составляющие — зарядный ток геометрической емкости 1 и ток абсорбции i<, Изоляция участка электрической сети, состоящего из силового кабеля и электроприемника, например двигателя, является многослойной и резко выраженной неоднородностью, особенно при увлажнении. В момент. включения испытательного напряжения

55 происходит бросок зарядного тока i о с геометрической емкости. начальное значение которого зависит от уровня приложенного напряжения и от внутреннего сопротивления источника питания, а распределение напряжений по слоям изоляции определяется их емкостями. Зарядный ток затухает по экспоненциальной кривой с постоянной времени затухания, равной произведению геометрической емкости изоляции участка сети на сопротивление источника питания. Практически время затухания зарядного тока не превышает десятков 1иллисекунд.

В установившемся режиме, наступаю-. щем примерно через 60 с, распределение напряжений по слоям изоляции определяется проводимостями слоев и по изоляции протекает сквозной ток утечки i . В промежутке между этими двумя состояниями (процесс заряда емкости и установившийся режим) происходит перераспределение зарядов слоев и, следовательно, протекание токов как между слоями изоляции, так и во внешней цепи, т.е. в цепи источника испытательного напряжения. Эти токи определяют ток абсорбции i, представляющий собой в многослойной изоляции сумму экспонент, постоянные времени которых близки к постоянным времени, характеризующим диэлектрические свойства отдельных слоев изоляции.

Скорость снижения тока абсорбции

Е характеризуется постоянной времени, которая по величине может быть соизмерима как с периодом промышленной частоты, так и значительно превышать его. При регистрации токов в изоляции и их производных по времени, характерных для процесса абсорбции, может, например, быть выбран момент .времени 0,15 с. Информация о токе в изоляции представляется в виде напряжения, снимаемого с измерительного плеча 6 делителя напряжения и усилнваемого линейным развяэывающим усилителем 21 с высоким входным сопротивлением. Последний наряду с усилением сигнала осуществляет гальваническую развязку цепи испыта-, тельного напряжения и измерительной цепи диагностики и регистрации параметров изоляции. Усиленное напряже1661686

10 ние поступает на входы элементов 16 и 17 выборки и хранения, а через дифференцирующие звенья 19 и 20 в форме производной соответственно на входы элементов 15 и 18 выборки и хранения.

По истечении интервала времени

0,005 с блок 13 управления производит прерывание программы,по таймеру lp и установку логического "О" на первом и втором управляющих выходах.

При этом элементы 15 и 16 выборки и хранения переводятся в режим хранения информации о токе, протекающем 15 в изоляции в момент времени 0,005 с.

Аналогично блок 13 управления производит загрузку новой константы, запуск, прерывание по таймеру через интервал времени 0,!5 с и устанавливает логический "О" на третьем и четвертом управляющих выходах. При этом элементы 17 и 18 выборки и хранения переводятся в режим хранения информации о токе, протекающем в изоля- 25 ции, и его производной в момент времени О, 15 с. Б программе при загрузке таймера на конкретный интервал времени учитывается расход времени на предыдущие, операции, выполнявши- 3р еся с момента замыкания цепи источника 1 испытательного напряжения.

Далее блок 13 управления приступает к управлению преобразованием аналоговой информации о токах в изоляции в цифровую форму. Блок управления устанавливает на седьмом управляющем выходе, выполненном в виде шины необходимой разрядности и соединенном с логическим управляющим входом коммутатора 22 аналоговых сигналов, цифровой код, соответствующий открь|тому состоянию первого аналогового входа коммутатора 22, через который аналоговая информация с выхо- 45 да элемента 15 выборки и хранения поступает на аналоговый вход аналогоцифрового преобразователя 14. Затем блок управления начинает выдачу в адрес аналого-цифрового преобразователя 14 сигнала запуска и тактовых сигналов соответственно через восьмой и девятый управляющие выходы бло- ка управления.

Преобразование информации осущест55 вляется за определенное число рабочих и вспомогательных тактов. Например, первый вспомогательный такт используется для синхронизации схемы аналого-цифрового преобразователя 14 и установления. всех устройств в начальное состояние, второй — для формирования сигнала Конец преобразования" (сигнал F). Считывание данных производится с момента появления положи11 тельного фронта сигнала Конец преобразования .

Обмен данными между аналого-цифровым преобразователем 14 и блоком

13 управления выполняется в асинхронном режиме, т.е.блок управления перед выполнением операции ввода информации проверяет состояние второгс управляющего входа Е, соединенного

11 ll с выводом Конец преобразования аналого — цифрового преобразователя.

При наличии на этом входе нулевого уровня сигнала блок управления пе— реходит в режим ожидания и повторной гроверки состояния входа Г. С появлением единичного уровня сигнала F блок управления приступает к считыванию данных с цифрового выхода аналого-цифрового преобразователя 14.

Данные поступают в блок управления через второй информационный вход соответствующей разрядности (шину данных).. Соответствие числа разрядов аналого-цифрового преобразователя и шины данных является желательным, но не обязательным условием для сопряжения. Если длина слова преобразователя превышает длину слова шины данных, то при обмене данными потребуется проведение дополнителных операций по формированию из нескольких слов одного полного слова преобразователя и использование сложного с точки зрения реализации сопряжения последовательного формата данных. Если большей длиной слова обладает шина данных, то ее избыточные старшие разряды не учитываются и возможно использование параллельного формата данных.

После считывания с шины данных блок управления заносит полученную информацию в ячейки ОЗУ. !

Устанавливая поочередно на седьмом управляющем выходе цифровой код, соответствующий открытому состоянию второго, третьего и четвертого аналогового входа коммутатора

22, блок управления повторяет все необходимые операции по управлению . аналого-цифровым преобразователем, 1661686 где с — постоянная времени заряЛ да геометрической емкости участка сети, оПределяемая решейием уравнения ! /\, д1c,é 1 1с,п -Ц оо относитель д r„ но методом половинного деления л для момента времени t = 0,005 с, К, — активное сопротивление зарядной цепи, состоящее из внутреннего сопротивления источника испытательного напряжения и сопротивления соединительных проводников.

Коэффициент состояния изоляции

Е не зависит от поверхностных утеI чек на участке электрической сети и определяется по формуле

К

Сoon Uи я

gaia,à

Где — абсолютное значение производной тока абсорбции в момент временй О, 15 с, считыванию и занесению в память цифровых данных, соответствующих аналоговой информации элементов 16, 17 и 18 выборки и хранения.

Затем блок управления через второй управляющий выход К устанавй ливает на управляющем входе элемент 16 выборки и хранения уровень логической "1", соответствующий режиму выборки этого устройства. Блок м управления выполняется загруака т ймера-счетчика константой, соотв тствующей интервалу времени 15 с, и,его запуск на отсчет указанного времени. В период отсчета времени блок управления выполняет ряд вы.числительных операций по определению текущих значений следующих величин: геометрической емкости участкр электрической сети С коэффиц ента состояния изоляции, эка,д в валентного активного сопротивления R > цепи тока абсорбции, аб| сорбционной емкости С A 9 °, коэффицИента теплового старения изоляции

К с.п

Вычисление геометрической емкости участка сети выполняется по формуле

П цап

К

1ам (3) текущее значение тока абсорбции в момент времени 0, 15 с.

Вычисление текущего значения абсорбционной емкости участка сети выполняется по формуле

l а

С а Yl 8 (4) где ь — ..постоянная времени кри-Л а вой изменения тока абсорбции определяемая решением уравнения

digï ia.„-Ф сс — — е относитель-. д и но ь а методом половинного деления для момента времени 0,15 с.

Коэффициент теплового старения

К,1 отражает образование газовых

1 включений в изоляции в процессе ее старения и определяется в процентах формулой (4) 20

30

К,„= (," - 1) 100, Сан (5) где С ц — значение абсорбционной ! емкости участка сети в начале эксплуатации

С вЂ” текущее значение абсорба.ь ционной емкости участка сети.

Результаты вычислений по формулам .(1), (2), (4), (5) заносятся в па мять блока 13 управления.

По истечении выдержки времени в

:15 с блок управления производит пре-! рывание программы по таймеру и, уста50 новку логического 0 на втором yn l1 11 равляющем выходе, что соответствует переводу элемента 16 выборки и хране ния .в режим хранения. Затем выполняется загрузка таймера-счетчика константой, соответствующей интервалу

55 времени 60 с, и его запуск на отсчет указанного времени. После этого блок управления производит операции по упС вЂ” текущее значение геометрической емкости изоляции 1

U и — испытательное напряжение.

Величина эквивалентного активного сопротивления цепи тока абсорбции вычисляется по формуле

14

1661686 и си баев

50 соответственно в

55 равлению коммутатором 22, аналого-цифровым преобразователем 14, считыванию и занесению в память цифровых данных, соответствующих аналого- 5 вой информации элемента 16 выборки и хранения.

Реле 4 времени осуществляет переключение во входных цепях усилителей

8 и 9 с меньшей (например, через

15 с) и большей (например, через

60 с) выдержкой времени с момента появления испытательного постоянного напряжения. При замыкании с меньшей выдержкой времени импульсного контакта 37 происходит заряд конденсатора

7 до уровня напряжения, соответствующего величине тока утечки в момент замыкания контакта 37. С большей выдержкой времени замыкаются контакты

38 и 40, при. этом на вход усилителя

8 подаются два напряжения, соответствующие величинам тока сквозной проводимости через изоляцию и тока 25 утечки, включаюшего также ток абсорбции. Одновременно напряжение, соответствующее току сквозной проводимости, подается на вход усилителя 9.

Соотношение сопротивлений в плечах г

5 и 6 делителя напряжения обеспечивает равенство двух сравниваемых на входе усилителя 8 напряжений для минимально допустимого отношения токов утечки через изоляцию, измеренных через разные промежутки времени. Если отношение токов оказывается меньше допустимого, пороговый элемент 11 контактом 42 отключает реле 10. Последнее отключается так-же контактом 43 порогового элемента

12, если будет превышено допустимое значение сквозного тока утечки. Отключение реле 10 ведет к размыканию

el o KoHTBKToM 46 цепи Включения KQM 45 мутационного блока 33, что обеспечивает запрет на включение в сеть электроприемника с неисправной изоляцией.

Если изоляция электроприемника удовлетворительна, то после замыкания контактов 38 и 40 реле 4 времени замыкается его контакт 34 и шунтирует вход источника 1. При этом ток в цепи управления коммутационного блока 33 возрастет, и последний включает электроприемник 32 в сеть, одновременно контактом 36 отключив от сети выход источника 1, а контактом

35 обеспечив самоблокировку.

В момент Времени 60 с Одновременно с переключениями в цепях релс 10 и коммутационного блока 33, выполняемыми с помощью реле 4 времени и пс— роговых элементов 11 и 12, блок 13 управления осуществпяет программы и перевод элемента 16 выборки и хранения в режим хранения, а таймерсчетчик — в режим счетчика событий.

При этом с Выхода генератора 24 импульсов на первый информационный вход R начинают поступать сигналы с частотой Х, а таймер-счетчик ведет регистрацию числа М этих импульсов.

Оба параметра, как указывалось ранее, используются в микроЗВМ при подсчете машинной наработки электроприемника 32. Генерация сигналов начинается с момента замыкания контактом 47 коммутационного блока 33 пепи питания генератора 24 импульсов От стабилизированного источника 2 питания, т.е. с момента включения электроприемника 32 в работу. Отключение питания электроприемника 32 соответственно вызывает прекращение генерации импульсов.

Порле смены режима работы бло — 13 управления через шестой управляющий вход выдает запрещающий сигнал на управляющий вход выключателя. 23, обеспечивая размыкание цепи испытательного напряжения.

Б соответствии с программой блок управления повторяет все необходимые операции по управлению аналогоцифровым преобразователем, считыванию, и занесению в память цифровых данных. соответствующих аналоговой информации элемента 16 выборки и хранения для момента времени 60 с.

Затем блок управления приступает к выполнению ряда вычислительных операций по следующим формулам: где 1, 1 6 n — текущие значения с,о !

ТОКОВ В ИЗОЛЯЦИИ моменты времени

0,005 с и 60 с, 1g1 60,и 8160, h-4

11 где 8 0 — тангенс угла наклона к оси времени участка графической за16

15.

1661686

Кс, и- 1;

Kñï

С сю,11 0,633 ь

С,и(9) (10) К,„) N, и (4и- (12) о, 1ооо а

1оо,» (13) (14) о С,Р 60 1"1 1

tg 0 „(09 (15) 1 (з,g

<Пь

60,И (16) 50

55 ние и увлажнение концевых участков кабеля или вводных устройств" и . 11 состояние изоляции без изменения".

Указанные состояния конкретизируют причину нахождения тока утечки а бо,п 60, ДОЛ (1 7) нисимости 181 и =- f(lgt>), гРаницаI ми которого являются значения токов утечки i 6< д и @„„,для текущего и предыдушего t „ моментов контроля и соответственно значения машинной наработки, взятые в логарифмическом масштабе (фиг,2)>

Л К и tg n tg Й „- > (8) где A tg 0(и — разность тангенсов углов наклона к оси времени участков графической зависимости 1gi<,g<

f(lgtz), взятых соответственно для текущего и предыдущего моментов контРОля. Определяются с учетом знака значения tg и<0.

Далее блок управления выполняет ряд операций сравнения по следующим нЕравенствам: где N — константа, задаваемая априорно и соответствующая граничному значению К, после которого наблюдается излом эмпирической зависимости

К,1,7 = f(lgT), где Т вЂ” продолжительность старения изоляции, константа устанавливается эмпирически для конкретных типов электроприемников и заносится в память блока 13 управле-. ния, где D — - минимально допустимое соотношение токов утечки через изоляцию, измеренных через разные моменты времени, например через 15 и 60 с, допустимое значение о

45 сквозного тока утечки чеРез изоляцию, выбиРаемое из условий обеспечения электро- и пожалобечопасности

Результаты операций сравнения по формулам (10), (14) и (17) процессор выдает в виде напряжений логического уровня на соответствующие линии многоразрядной . шины первого информационного выхода блока управления, соединенной с первым входом блока

31 индикации. Состояние изоляции, удовлетворяющее условиям неравенства (10), (14) и (17), идентифицируется соответствующими логическими уровнями напряжений на линиях шины первого информационного выхода и активностью . следующих индикаторов: "обрыв фазы", "короткое замыкание на корпус ., "ток утечки выше

I 1 11 нормы, ток утечки в норме".

Результаты операций сравнения по формулам (9), (11), (12), (13), (15) и (16) блок управления выдает в виде напряжений логического уровня на соответствующие линии многоразрядной шины второго информационного выхода. Многоразрядный код, формируемый на шине второго информацинного выхода, поступает на вход дешифратора 30, в котором в соответствии с диаграммой логических состояний (фиг ° 3) выполняется преобразование многоразрядного кода в напряжение логического уровня, появляющееся на той выходной линии дешифратора, десятичный номер которой соответствует входному коду. Выходные линии дешифратора, объединенные многоразрядной шиной, передают напряжения логического уровня на индикаторы блока 31 индикации. При этом на текущий момент контроля активным становится индикатор, соединенный с той выходной линией дешифратора, на которой появляется напряжение логического уровня.

В результате контроля индентифицируются следующие состояния изоляции участка сети: 11объемное увлажнение обмоток", "тепловое старение", II механическое повреждение корпусной изоляции, поверхностное загрязнеt I 11

18

17

1661686 изоляции на одном из трех возможных уровней: "ток утечки в норме", "ток утечки вьппе нормы" и "короткое замы- кание на корпус1 .

Алгоритм подпрограммы автоматического контроля при нагретом состоянии изоляции электроприемника включает в себя только операции по загрузке, запуску и остановке таймера- 10 счетчика для момента времени 15 или

60 с, измерения токов утечки в указанные моменты времени, преобразования информации в аналого-цифровом преобразователе, выполнения операций сравнения по формулам (16) и (17) °

Механизм .выполнения указанных операций аналогичен изложенному для случая контроля холодного состояния изоляции. Результаты контроля блок управления выдает непосредственно на первый вход блока индикации, вызывая активность одного из индикаторов: ток утечки B норме ток утечки выше нормы", "отношение токов утеч- 25 ки i< /х@> в норме", иотношение то11 ков утечки х (b / х 60 HHKe HopMbl

Питание всех элементов устройства осуществляется от источника 2 стабилизированного напряжения. С целью обеспечения гарантированного питания и исключения потери информации при возможных отключениях на. пряжения в основной сети предусмотрен блок 3 автономного питания, например, в виде батареи никель-.кадмиевых аккумуляторов. Подключение автономного питания к блоку управления осуществляется автоматически в момент потери основного питания., При 40 нормальном режиме работы основной сети автоматически ведется подзарядка автономного источника питания.. Подземные выработки угольных шахт . 45 характеризуются постоянством климатических условий, а следовательно, и температуры окружающей среды.

Этим обеспечивается сравнимость результатов текущего контроля изоляции в различные периоды эксплуатации. Однако на открытых разработках угольных бассейнов и в других условиях эксплуатации электроприемников возможны суточные и сезонные колебания температуры окружающей среды, Для применения в указанных условиях в устройстве предусмотрен блок 50 температурных установок. В момент текущего контроля изоляции электраприемника 32 в холодном состоянии с помощью этого блока выполняется анализ, конкретных значений температуры окружающей среды. Изменение последней вызывает соответствующее изменение активного сопротивления термочувствительного элемента (терморезистора)

52 и, как следствие, тока в цепи термочувствительного делителя напряже— ния. Характеристики термочувствительных элементов 52 и 28 (входит в состав термочувствительного моста

26) идентичны . Напряжение, снимаемое с измерительного резистора 51 и пропорциональное изменениям тока в цепи термочувствительного делителя напряжения, после усиления в усилителе 57 поступает на первый вход каждого из и компараторов 54. Опорные уровни напряжений, поступающие на вторые входы компараторов 54, формируются блоком

55 резисторных делителей напряжения и соответствуют различным дискретным значениям температуры окружающей среды. Срабатывает тот компаратор, уровень порога которого ниже напряжения, снимаемого с выхода усилителя 57. При этом на выходе компаратора происходит изменение уровня логического сигнала, например, с уровня "О" на уровень "1".

В первой подпрограмме блока 13 управления предусмотренЬ| ее ветвление на этапах занесения данных текущего контроля изоляции и их выборки из ОЗУ для выполнения математических операций. Число ветвей подпрограммы соответствует числу и компараторов 54. Выполняя опрос линии разрядного управляющего входа, соединенных с выходами компараторон 54, и анализируя их логические уровни напряжений, блок управления делает активной ветвь подпрограммы для соответствующей температуры окружающей среды. Выбор нижнего и верхнего уровней опорных .напряжений, числа и компараторов и числа и-1 резисторных делителей определяется KoHKppTHMfH ус- ловиями эксплуатации (диапазоном изменения температуры} и требуемой точностью регистрации характеристик изоляции. Величина активного сопротивления резисторных делителей 56 определяется исходя из неравенства.

20 !

1б6168б

1-! макс

1 и вх.комн. максимальное преобразуемое напряжение компаратора, входной ток компаратора. где U макс ех, ком!!

10 изобретения

Формула

1, Устройство предварительного автоматического контроля изоляции участка электрической сети по авт. св.Ф 1073712, о т л и ч а ю щ е— ф с я тем, что, с целью повышения достоверности и информативности

Контроля, в него введены 6лок управления, аналого †цифров нреобразоЬатель, источник стабилизированного напряжения, блок автономного питаНия, четыре элемента выборки-храНения, два дифференцирующих звена, линейный развязынающий усилитель, Коммутатор аналоговых сигналов, выключатель, генератор импульсов, компаратор, мост с двумя термочувствительными элементами, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дешифра тор, блок системного сброса, блок индикации, блок температурных уста-, нок, замыкающий контакт коммутационного блока, второй замыкающий контакт пусковой кнопки ди- 35 станционного управления, причем первый, нторой, третий и четвертый упранляюшие выходы блока управления соединены соответстненно с управляющими входами каждого из четырех эле-, ментов выборки-хранения, а пятый, шестой, седьмой и носьмой управляющие выходы блока управления соединены соответственно с первым входом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 45 управляющим входом выключателя, а также первым и вторым управляющими . входами аналого-цифоного,преобразователя, первый информационный вход блока управления соединен с выходом генератора импульсов, вход которого через второй замыкающий кбнтакт коммутационного блока соединен с первым .выходом источника стабилизированного напряжения, вхор которого под

55 ключен к фазам питающей сети, второй выход источника стабилизированного напряжения соединен с выходом блока автономного питания и вх д и вхо ом питания блока управления, третий выход источника стабилизированного напряжения соединен с диагональю моста, два смежных плеча которого образованы термочувствительными элементами, первый из которых приведен в тепловой контакт с изоляцией контролируемого участка сети, а второй — в тепловой контакт с окружающей средой, вторая диагональ моста присоединена к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с четвертым выходом источника стабилизированного напряжения, выход компаратора соединен с вторым входом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым управляющим входом блока управления, второй управляющий вход которого соединен с управляющим выходом аналого-цифрового преобразователя, вход линейного развязывающего усилителя подключен параллельно второму плечу делителя напряжения, выход линейного развязывающего усилителя соединен с входами первого и втррого дифференцирующих звеньев и с входами второго и третьего элементов выборки-хранения, при этом выходы первого и второго дифференцирующих звеньев подключены к входам первого и четвертого элементов выборки-хранения, а выходы элементов выборки-хранения соединены с соответствующими входами коммутатора аналоговых сигналов, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, информационный выход которого соединен с вторым информационным входом блока управления, первый информационный выход которого через дешифратор соединен с первым входом блока индикации, второй вход которого соединен с вторым информационным выходом блока управления, третий управляющий вход которого через замыкающий контакт пусковой кнопки дистанционного управления подключен к блоку системного сброса, а разрядные управляющие входы блока управления соединены с соответствующими разрядными выходами блока температурньгх уставок, вход которого соединен с четвертым выходом источника стабилизированного напряжения, причем выключатель включен в выходную цепь источника испытательного напряжения.

1661686

2, Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что.. блок температурных уставок содержит термочувствительный делитель напряжения, в одно из. плеч которого включен терморезистор, размещенный в окружающей среде, усилитель, блок компараторов, состоящий из отдельных компараторов, число которых определено заданной точностью контроля температуры окружающей среды, блок резисторных делителей напряжения, состоящий из последовательно соединенных резисторных делителей напряжения, число которых на единицу меньше числа компараторов, причем вход усилителя подключен к другому плечу термочувствительного делителя, а выход соединен с первым входом каждого компаратора, вторые входы компараторов соединены соответственно со сред-, ними точками блока резисторных делителей напряжения, при этом второй вход последнего компаратора подключен к одному из полюсов выхода всего блока, выходы компараторов являются разрядными выходами всего блока, а вход термочувствительного делителя напряжения и блока резисторных делителей напряжения подключены к входу блока температурных уставок.

1b6lb8b

1661686

Составитель В.Степанкин

Техред M. Ìîðã ентал Корректор N.Ñàìáîðñêàÿ

Редактор Т.Юрчикова г

Заказ 2121 Тираж 428 Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101