Устройство для контроля состояния изоляции обмотки электрооборудования

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 5 01 R 31/06 - 6дЯяцр

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

ГОСПАТЕНТ СССР) ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21) 4879200/21

22) 10.09.90

46) 07,02.93. Бюл. ¹ 5

1) Таджикский политехнический институт

72) M.Á.Èíîÿòîâ, И,М.Беремжанов и .Р.Àxìeäøèн

6) Авторское свидетельство СССР

1357886, кл. G 01 R 31/06, 1985;

Авторское свидетельство СССР

1465831, кл. G.01 R 31/06, 1987 .

4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ ЗЛЕКТРОБОРУДОВАНИЯ

7) Использование: относится к области онтрольно-измерительной техники и моет быть использовано для контроля состония обмоточной изоляции лектрооборудования без отключения их от абочей сети. Устройство содержит 3 пара .Ж 179339б А1 метрических преобразователя (1, 2, 3), 3 делителя напряжения (5, 8, 11), 2 резонансных усилителя (7, 12), 2 перестраиваемых фильтра (6, 9), 1 генератор пилообразного напряжения (21), 1 счетчик тактовых импульсов (25), 1 генератор тактовых импульсов (24), 2 формирователя импульсов (13, 16), 2 выпрямителя с фильтром (18, 23); 1 преобразователь тактовых импульсов в код (26), 2 формирователя длительности импульсов (14, 17), 1 управляемый делитель напряжения (19), 1 дифференциально-усиленный блок (10), 1 цифроаналоговый преобразователь (22), 1 ключевой элемент (28), I аналого-цифровой преобразователь (29), 1 коммутатор (27), 1 блок индикации (31), 1 элемент И (15), 1 компаратор (30), 1 блок опорного напряжения (33), 1 исполнительный блок (32). 2 ил.

1793396

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для контроля состояния обмоточной изоляции электрооборудования, например силовых трансформаторах, без отключения. их от рабочей сети.

Известно устройство для контроля состояния изоляции силовых трансформаторов без отключения их от сети, содержащий первый и второй соответственно параметрические преобразователи, делители напряжения, резонансные усилители, формирователи импульсов, формирователи длительности импульсов и выпрямители с фильтрами, а тзкже дифференциально-усилительный блок, ключевой элемент, усили.тель мощности, двухвходовый элемент И и исполнительный блок.

Однако устройство. осуществляет конт5

20 роль на одной фиксированной частоте, за счет упомянутых резонансных усилителей, чта соответствует контролю одного из элементов изоляции силового трансформатора. Это устройство по функции и реализации близко к заявляемому.

Цель изобретений — повышение достоверности изоляции обмотки электрооборудования за счет производства контроля на диапазоне частот, 30

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для контроля состояния изоляция введены первый и второй блок.и перестраиваемых фильтров, генератор пилообразного напряжения; генератортакто- 35 вых импульсов, счетчик тактовых импульсов, блок преобразователя последовательности тактовых импульсов в код, цифроаналоговый преобразователь, блок коммутатора, управляемого кодом, управляемый делитель нап ря- 40 жения, блок аналого-цифрового преобразователя, блок цифровых индикаторов, компаратор, блок опорного напряжения, третий делитель напряжения, третий параметрический преобразователь и индуктив- " -> ность, причем управляющие входы генератора пилообразного напряжения, входы первого и второго блоков перестраиваемых фильтров соответственно подключены к выходам первого и второго блоков делителей 50 напряжения, а выходы — соответственно к входам первого и второго блоков выпрямителей с фильтрами, выход генератора тактовых импульсов подключен к входам счетчика . тактовых импульсов и блока преобразовате- 55 ля последовательности тактовых импульсов .. в кад. выходы счетчика тактовых импульсов и блока преобразователя последовательности тактовых импульсов в код соответственно подключены к входу генератора пилообразного напряжения и к входам цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и управляющему входу блока коммутатора, управляемого кодом; выход ЦАП подключен к управляющему входу блока управляемого делителя напряжения, вход последнего соответственно подключен к выходу первого выпрямителя с фильтром и к первому входу дифференциально-усилительного блока,вход и выход коммутатора, управляемого кодом, соответственно подключены к выходу айалого-цифрового преобразователя (АЦП) и входу блока цифровых индикаторов, входы

АЦП и компаратора подключены к выходу ключевого элемента, управляющий вход и выход компаратара подключены соответственно к выходу блока опорного напряжения и входу исполнительного блока, вход третьего делителя кайряжения подключен через третий параметрический преобразователь к электрической сети среднего напряжения контролируемого обьекта (автотраксформа-тор), а выход третьего делителя напряжения подключен к входу второго резонансного усилителя, при этом второй параметрический преобразователь подключен к выводу нейтрали контролируемого объекта, к которому также подключена индуктивность, В контролируемом блоке, например одйой фазы группы (авто) трансформатора, находящемся под рабочим напряжением, с ухудшением состояния обмоточной изоляции меняется форма его частотной характеристики за счет изменения электрических емкостей каждого из элементов обмотки ка.тушки слоя и т.д, Диэлектрикам этих емкостей является контролируемая изоляция.:

Изменение формы, т.е. смещение экстремумов частотной характеристики находится в функциональной зависимости от степени ухудшения состояния изоляции. Контроль .за изменением разницы двух уровней импульса входного в контролируемый объект из электрической сетй и выходного из контролируемого обьекта того же импульса на каждой из частот диапазона позволяет увеличить количество контролируемых элементов. изоляции обмотки .объекта, находящегося под рабочим напряжением. . В этом существекная ковизна предлагаемого решения. Вне контролируемого обьекта, в электрической сети, в которую включен контролируемый (авто) трансформатор возникают высококачественные импульсы, например от дуги коммутации электрооборудования, аварийных замыканий, дуговых электрических печей и др.

За счет перестраиваемых фильтров устройством фиксируется на цифровых индикаторах разница уровней импульса на вводе

1793396

ысокого напря>кения и выводЕ нейтрали онтролируемого (авто) трансформатора по сему выбранному диапазону частот, в этом аключаются существенные отличия от проотипа.

На фиг, 1 представлена схема устройстУстройство для контроля состояния золяции обмотки электрооборудования, одержащее первый 1 и второй 3 параметические преобразователи, входоМ соеди енные с соответствующими клеммами для одключения объекта контроля, выход первого параметрического преобразователя 1 с единен через последовательно соединеные первый делитель 5 нэпря."<ения, первый езонансный усилитель 7, первый формиров тель 13 импульсов, первый формирова.т ль 14 длительности импульсов с первым в одом элемента 15 И, выход второго параетрического преобразователя 3 соединен ч рез последовательно .соединенные втор и делитель 11 напряжения, второй резонансный усилитель 12, второй формирователь 16 импульсов, второй форм рователь 17 длительностй импульсов со в орым входом элемента 15 И, вь|ход котор го соединен с управляющим входом ключ вого элемента 28, вход которого соединен с выходом дифференциально-усилительног блока 20, первый вход которого соединен с ервым выпрямителем 23 с фильтром, втор и выпрямитель 18 с фильтром, счетчик 25 т ктовых импульсов, исполнительный блок

3 дополнено индуктивностью 10, третьим и раметрическим преобразователем 2, т етьим делителем 8 напряжения, первым 6 и торым 9 перестраиваемым фильтром, ген ратором 24 тактовых импульсов, генерат ром 21 пилообразного напряжения, у равляемым делителем 19 напряжения, ц фроаналоговым преобразователем 22, и еобразователем 26 последовательности тактовых импульсов в код, аналого-цифров м преобразователем 29, коммутатором

2, блоком индикации 31, компарэтором 30, б оком ЗЗ опорного напря>кения, при этом вх д третьего параметрического преобразо4ателя 2 соединен с клеммой для подключе ия нейтрали объекта контроля и через и дуктивность 10 с общей шиной устройства а выход — через последовательно соеди! н нные третий делитель 8 напряжения, вт рой перестраиваемый фильтр 9 соедине со входом первого выпрямителя 23 с ф льтром, выход первого делителя 5 напряж ния соединен через последовательно соединенньье первый перестраиваемый фи ьтр 6, второй выпрямитель 18 — с фильтро, управляемый делитель 19 напряжения

-с вторым входом дифференциально-усилительного блока 20, выход генератора 24 тактовых импульсов соединен через преобразователь 26 последовательности

5 тактовых импульсов вход с управляющим входом коммутатора 27 и с входом цифроаналогового преобразователя 22, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя 19 напряжения, уп10 равляющие входы первого 6 и второго 9 перестраиваемых фильтров соединены с выходом генератора 21 пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом счетчика 25 тактовых импульсов, вход

15 которого соединен с выходом генератора 24 тактовых импульсов, выход ключевого элемента 28 соединен с первым входом компаратора 30 и с входом аналого-цифрового преобразователя 29, выход которого соеди20 нен со входом коммутатора 27, выход которого соединен со вторым входом компаратора 30, выход которого соединен со входом исполнительного блока 32.

На фиг, 2 приведены уровни напряже25 ний импульсов на выходах блоков 21, 22, 24 и 25, . Устройство работает следующим образом.

Через параметрические преобразовэте30 ли l, 2 и 3 высокочастотный импульс возникает в. электрической сети со стороны высокого напряжения контролируе>мого объекта 4 и поступает на входы соответственно делителей напряжения 5, 8 и 11, 35 В качестве делителей напряжения используются, например, широкополосные фильтры присоединения аппаратуры связи и телемехайики к высоковольтнйм сетям.

С делителя 5 импульс поступает во вхо40 ды первого блока перестраивэемого фильтра 6 и первого резонансного усилителя 7.

Перестраиваемые фильтры 6 и 9 выполнены, наппимер, на базе варикапа, при подаче на его управляющий вход, например, одного

45 периода пилообразного напряжения фильтр способен плавно изменять собственную частоту во времени упомянутого периода, и это изменение определяет выбранный диапазон частот.

50 Резонансный усилитель 7, например активный РС фильтр, настроен на одну фиксированную частоту, в результате фильтр пропускает сигнал только другой частоты, Импульс с выхода второго делителя 8

55 поступает на второй блок перестрэиваемого. фильтра 9.

С целью надежного получения высокочастотного импульса в каскаде из блоков нейтрали объектб 4, к которому подключен вход параметрического преобразователя 2, 1793396 заземляется через индуктивность 10, например реактор или вольтодобавочный трансформатор.

Импульс с третьего делителя напряжения 11 поступает на вход втброго резойансного усилителя 12, который также пропускает сигнал той же фиксированной частоты, как и первый резонансный усилитель 7.

Импульсы фиксированной одной частоты с резонансных усилителей 7 и 12 соответственно преобразуются а прямоугольную форму формирователями импульсов 13 и 16 и далее формируются в импульсы длительностью т — 1 формирователем длительности

14 и соответственно. длительностью t-2 формирователем длительйости 17 и затем эти.импульсы подаются в первый и второй . входы двухвходового элемента "И" 15.

При этом длительности рассчитываются из соотношения т 2 > г 1 + т, где с— время смещения фаз одного высокочастотного импульса на входах выеокого и среднего напряжения контролируемого (авто) трансформатора.

В случае возникновения высокочастотного импульса в электрической сети со стороны высокого напряжения контролируемого объекта И 15 не будет сигнала, поскольку существует смещение появления импульсов на входах элемента 15.

В случае возникновения высокочастотного импульса в электрической сети со стороны среднего напряжения на выходе элемента 15 будет выходной сигнал, rioскольку в течение времени r — 2 на входах элемента 15 присутствуют оба импульса, Импульсы на вс ем выбранном диапазоне частот с выхода перестраиваемого фильтра 6 выпрямляются блокам выпрямителя к фильтрам 18, далее автоматически корректируются по уровн о блоком управляемого делителя напряжения 19 и поступают на первый вход дифференциально-усилительного блока 20, Делитель 19 представляет собой управляемый резистор, например выполненный на базе полевого транзистора, у которого сопротивление исток-сток управляется путем изменения напряжения на.затворе.

В упомянутых перестраиваемых фильтрах 6 и 9 линейные изменения частоты происходят по зависимости, задающейся блоком генератора пилообразного напряжения 21, а корректировка уровня напряжения блока управляемого делителя 19 производится цифроаналоговым преобразователем 22 в соответствии с коэффициентом передачи высокочастотного импульса

10 этих сигналов усиливаются по всему диапа- :

15 зойу частот или на одной иэ частот, соответствующей элементу обмотки с ухудшеннйм состоянием изоляции.

Количественная величина разницы отражает степень ухудшения состояйия йзо20

25 роль, а счетчик тактовых импульсов 25 считает эти импульсы и выдает. со своего

30 выхода импульс, соответствующий началу и

55 обмотки со стороны высокого напряжения на нейтраль при исправном (не ухудшенном) состоянии изоляции контролируемого объекта 4. На второй вход дифференциально-усилительного блока 20 поступают выпрямленные сигналы выйрямйтелем "с фильтром 23 со второго перестраиваемого фильтра 9, Сигналы, поступившие в дифференциально-усилительный блок 20, сравниваются между собой по уровню. В случае ухудшения состояния всей обмоточной изоляции или одного из ее элементов разницы уровней ляции, а само появление этой разницы по крайней мере на одной из частот диапазона указывает на соответствующий элемент обмотки с ухудшенной изоляцией, Генератор тактовых импульсов 24 выдает последовательность тактовых импульсов с периодом соответствующих поддиапазо-. ну частот, .на которых производйтся конткониу диапазона частот, т.е, начало первого и конец последнего поддиапазона.

Эти же тактовые импульсы с выхода блока 24 поступают на вход преобразователя 26 последовательности тактовых импульсов в код. Этими кодами управляется цифроаналоговый преобразователь 22 и коммутатор 27. Импульсы от счетчика тактовых импульсов 25 поступают на вход генератора пилообразного напряжения 21, определяя тем самым период пилообразного напряжения.

ЦАП 22 преобразует код в постоянное напряжение, соответствующее коэффициенту передачи объекта 4 с исправной (не улудшенной) обмоточной изоляцией на соответствующем поддиапазоне частот.

Коммутатор 27 управляемых кодом в соответствии с кодом, поступившим на управляющий его вход, подключает к соответствующей частоте поддиапазона цифровой индикатор, Сигнал, определяющий состояние обмоточной изоляции путем сравнения с выхо-. да дифференциально-усилительного блока

20 через ключевой элемент 28 и аналогоцифровой преобразователь 29, поступает в упомянутый коммутатор 27. При этом этот сигнал с выхода ключевого элемента 28 по1793396

10 тупает также на первый вход компаратора

О, Каждый сигнал с выхода коммутатора 27 оступает в соответствующей частоте поддипазона на свой цифровой индикатор блока

1; число цифровых индикаторов в блоке 31 оответствует количеству поддиапаэонов, а в елом — всему диапазону частот.

Цифровой индикатор дает текущую инормацию о состоянии обмоточной изоляии в виде разности двух сигналов на а>кдой частоте поддиапазонов, а.в целом есь блок цифровых индикаторов на весь иапазон частот, однако информация постуает в цифровые индикаторы только при ормально закрытом ключевом элементе

8, т.е. при отсутствии выходного сигнала с лемента И 15.

Формула изобретения

Устройство для контроля состояния изояции обмотки электрооборудования, соержащее первый и второй араметрические преобразователи, входом оединенные с соответствующими клеммаи для подключения объекта контроля, выход первого параметрического реобразователя соединен через последоательно соединенные первый делитель наряжения, первый резонансный усилитель, йервый формирователь импульсов,.первый ормирователь длительности импульсов с, ервым входом элемента И, выход второго параметрического преобразователя соедиен через последовательно соединенные торой делитель напряжения, второй резонансный усилитель, второй формирователь лительности импульсов с вторым входом лемента И, выход которого соединен с упавляющим входом ключевого элемента, ход которого соединен с выходом диффеенциально-усилителbHol блока, первый ход которого соединен с первым выпрями. елем с фильтром, второй выпрямитель с ильтром, счетчик тактовых импульсов, исг олнительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности онтроля, в устройство введены индуктивость, третий параметрический преобраза° ° атель, третий делитель напряжения, ервый и второй перестраиваемые фильтры, генератор тактовых импульсов, генератор пилообразного напряжения, Для возможности одного предельного состояния обмоточной изоляции, соответствующего отбраковочным нормам объекта контроля 4, подбирают уровень напряжения обрабатывания компаратора 30, соответствующий этому состоянию. В случае поступления на первый вход компаратора 30 сигнала с этим уровнем он проходит в исполнительный орган 32 (например, реле или

10 сигнальная лампа).

При этом на второй вход компаратора 30 подается с блока 33 опорное напряжение.

Эффективность устройства состоит в том, что оно позволяет повысить достовер15 ность контроля изоляции электрооборудования и производить диагност .::у состояния элементов и всей обмоточной изоляции электрооборудования, находящегося при этом под рабочим напряжением.

20.управляемый делитель напряжения, цифроаналоговый преобразователь, преобразователь последовательности тактовых импульсов в код, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор, блок индикации, компаратор, блок опорного напряжения, при этом вход третьего параметрического преобразователя соединен с клеммой для подключения нейтрали объекта контроля и через индуктивность — с общей шиной устройства, а выход через последовательно соединенные третий делитель напряжения, второй перестраиваемый фильтр соединен с входом первого выпрямителя с фильтром, выход первого делителя напряжения соединен через последовательно соединенные первый перестраиваемый фильтр, второй выпрямитель с фильтром, управляемый делитель напряжения с вторым входом дифференциально-усилительного блока, выход генератора тактовых импульсов соединен через преобразователь последовательности тактовых импульсов с управляющим входом коммутатора и с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, управляющие входы первого и второго перестраиваемых фильтров соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом счетчика тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход клю- . чевого элемента соединен с первым входом

1793396

12 1

Составитель M,Èíîÿòîâ

Редактор С.Кулакова Техред М,Моргентал Корректор O.Êðàâöoâà

Заказ 503 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-изДательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 компаратора и входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом коммутатора, выход которого соединен со входом блока индикации, выход блока опорного напряжения соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с входом исполнительного блока.